Micronano 3D-DrucksystemEs ist eine fortschrittliche additive Fertigungsanlage, die in der Lage ist, die hochpräzise dreidimensionale Strukturherstellung auf Mikron- und sogar Nanomaßstab zu erreichen, die weit verbreitet in Spitzenforschung und High-D-Fertigung wie Mikroelektronik, Photonik, Biomedizin, Mikroelektromechanische Systeme (MEMS), Supermaterialien und Nanogeräte verwendet wird. Das System überwindet die Grenzen der herkömmlichen Bearbeitungstechnik in Bezug auf komplexe Strukturen, kleine Größen und Materialvielfalt und ermöglicht eine Präzisionsfertigung von unten nach oben.
Es besteht in der Regel aus einer hochstabilen optischen Plattform, einem präzisen Bewegungssteuerungssystem wie einem piezoelektrischen Keramikschiebtisch, einer Laserlichtquelle, einem Echtzeit-Bildüberwachungsmodul und spezieller Steuerungssoftware. Der Anwender kann durch CAD-Modelle importiert werden, um nach der Schnittbearbeitung ein Antriebssystem für Punkt oder Schicht für Schicht komplexe dreidimensionale Mikrostrukturen wie Mikrolinsenarrays, Bionic Brackets, Microfluidics-Chips, Photonenkristalle und Mikroroboter zu bauen.
Micronano 3D-DrucksystemBestandteile:
I. Optisches System: "Graviermesser" der Photopolymerisationsreaktion
Optische Systeme stehen im Mittelpunkt des Mikronano-3D-Drucks und ermöglichen die Aushärtung oder Ablagerung von Materialien durch eine hochpräzise Strahlensteuerung:
Lichtquelle:
Laser-Lichtquelle: wie Fiftosekund-Laser (für die Technologie der Doppelphotonen-Polymerisation), durch ultrakurze Impulse angeregte Material doppelte Photonen absorbiert, um Nano-Genauigkeit zu erreichen (z. B. Nanoscribe-System kann 200 nm Charaktergröße drucken).
LED-Lichtquellen: z.B. Quadratpräzise UV-LED (405 nm) in Kombination mit der Surface Projection Micro-Stereo-Lithographie (PμSL) Technologie, die das Harz durch eine einmalige Belichtung mit dynamischer Maske härtet, die Genauigkeit (10 μm) und Effizienz (z.B. nanoArch) vereinbart ® S140 unterstützt maximale Formgrößen von 94mm x 52mm x 45mm).
Licht Design:
Laser-Direktschreibung: Steuerung des Laserstrahlscannwegs durch Vibroskop oder Schiebetisch für punktweise Härtung (z. B. Dual-Photon-Polymerisation).
Flächenprojektionsbelichtung: Ein digitales Maskenerzeugungssystem (z. B. DMD-Chip) wird verwendet, um das dreidimensionale Modell in zweidimensionale Schnitte aufzubauen und die gesamte Schicht des Materials durch einen projizierten Strahl auf einmal zu härten (z. B. die PμSL-Technologie).
Fokus und Verkürzung:
In Kombination mit optischen Mikrobildsystemen (z. B. Objektive, Linsengruppen) wird der Lichtstrahl auf die Mikronanoskala fokussiert, um die Reaktionsbereiche der Photopolymerisierung zu steuern (z. B. in der Dual-Photonen-Polymerisationstechnologie kann der Fokusdurchmesser auf weniger als 100 nm reduziert werden).
Bewegungssteuerungssystem: „Navigator“ im dreidimensionalen Raum
Das Bewegungssteuerungssystem ermöglicht die dreidimensionale Bewegung des Druckkopfes oder der Plattform mittels hochpräziser Schienen und Motoren:
Schienentyp:
Lineare Schiene: Bietet Drei-Achsen-Strahlenbewegung X, Y und Z, um sicherzustellen, dass sich der Druckkopf oder die Plattform mit einer Mikronengenauigkeit bewegt (z. B. die nanoArch mit Quadratpräzision) ® S130 Positionierungsgenauigkeit bis 1 μm).
Piezokeramischer Antrieb: für die Verschiebungssteuerung auf Nanometer-Ebene (z. B. CERES Micronano Metall 3D-Drucksystem mit piezokeramischer Antriebe AFM-Sonden für den Druck von Metallstrukturen auf Submikrometer-Ebene).
Motorsteuerung:
Verwenden Sie einen geschlossenen Servo- oder Schrittmotor in Kombination mit Encoder-Feedback für eine präzise Positionssteuerung (z. B. Druckschichtdicke bis zu 5 μm).
Synchronisierung:
Das optische System arbeitet synchron mit dem Bewegungssystem, um sicherzustellen, dass der Strahlscannweg genau mit der Hartungsposition des Materials übereinstimmt (z. B. bei der Dual-Photon-Polymerisation muss der Laserfokus streng mit dem Bewegungsweg des Druckkopfes synchronisiert werden).
Materialversorgungssystem: Der "Bauer" der Mikro-Nanostruktur
Das Materialversorgungssystem liefert Lichtempfindliche Harze, Metalle, Keramiken und andere Materialien entsprechend den Anforderungen der Drucktechnik und steuert deren Fluss und Aushärtung:
Materialtyp:
Lichtempfindliches Harz: Für die Photohärtetechnologie (wie PμSL, Doppelphotonen-Polymerisation) ist eine hohe Transparenz und eine geringe Schrumpfungsrate erforderlich (z. B. Molecular-Präzision-Biokompatibilitätsharz).
Metallmaterialien: zur elektrochemischen Ablagerung oder Lasersinterung (z. B. CERES-Systeme unterstützen mehr als 30 Metallmaterialien wie Cu, Ag, Pt).
Keramikmaterialien: Durch Hochtemperatur-Sintern erreichen Sie eine hohe Festigkeitsstruktur (z. B. 3D-Druck von Keramikteilen mit Mikronanometern durch Polyson 3D-Technologie, nach 1700 ° C-Sintern für medizinische Geräte).
Lieferart:
Flüssigkeitsversorgung: Über eine Pumpe oder ein Druckregelsystem wird eine lichtempfindliche Harz- oder Metallsalzlösung zugeführt (z. B. CERES-Systeme, die eine Metallionienlösung mittels Mikrofluidisierung verteilen).
Pulverversorgung: Für selektives Lasersinteren (SLS) oder 3D-Drucken (3DP) mit Bindemitteln oder Laserschmelzen (z. B. mit Nylonpulver in der SLS-Technologie).
Härtungskontrolle:
Lichthärtung: Durch UV-Licht oder Laser wird eine Polymerisationsreaktion ausgelöst (z. B. bei der PμSL-Technologie wird sie durch UV-LED-Bestrahlung durch Harz ausgehärtet).
Wärmehärtung: Wärmehärtung durch Heizplattformen oder Infrarotlicht (z. B. einige FDM-Technologien verwenden thermoplastische Polymerenmaterialien).
Elektrochemische Ablagerung: Reduzierung von Metallionen in Metalle durch Elektrolyse (z. B. durch das CERES-System, das elektrochemische Methoden verwendet, um Submikron-Metallstrukturen zu drucken).
4. Umweltkontrollsystem: "Stabilisator" aus Mikronano-Herstellung
Das Umgebungssteuerungssystem wird durch Temperatur, Feuchtigkeit, Vibrationen und andere Parameter gesteuert, um die Stabilität des Druckprozesses zu gewährleisten:
Temperaturregelung:
Thermostatische Kammer: Aufrechterhaltung der Druckumgebungstemperaturstabilität (z. B. Lichtempfindliches Harzdruck, um Temperaturschwankungen zu vermeiden, die zu Veränderungen der Schrumpfungsrate führen).
Lokale Erwärmung: Erwärmung eines bestimmten Bereiches, um die Aushärtung oder Schmelze des Materials zu fördern (z. B. in der FDM-Technologie heizt die Düse das Schmelzen von thermoplastischen Materialien).
Feuchtigkeitskontrolle:
Die Verhinderung der Feuchtigkeitsaufnahme des Materials führt zu Eigenschaftsänderungen (z. B. Keramikmaterialien müssen in einer trockenen Umgebung gedruckt werden, um Risse zu vermeiden).
Vibrationsisolierung:
Die Auswirkungen äußerer Schwingungen auf die Druckgenauigkeit reduzieren durch den Einsatz von schwimmenden Schwingungsbändern oder aktiven Schwingungsdämpfungssystemen (z. B. eine Submikron-Schwingungsisolation durch Doppelphotonen-Polymerisation).
Reinigungskontrolle:
Betrieb in einer ultrareinen Umgebung, um eine Staubverschmutzung der Mikronanostrukturen zu verhindern (z. B. für die Herstellung von Halbleitergeräten ist eine Reinigkeitsklasse von Klasse 100 erforderlich).
5. Softwaresystem: Das „intelligente Gehirn“ von Micronano
Das Softwaresystem ermöglicht die 3D-Modellverarbeitung, die Druckwegplanung und die Prozessüberwachung:
Modellierungssoftware:
Unterstützt den Import von CAD-, STL- und anderen Formaten sowie die Bearbeitung von Schnitten (z. B. die Aufteilung eines dreidimensionalen Modells in zweidimensionale Schnitte mit einer Schichtdicke von bis zu 5 μm).
Algorithmus der Routenplanung:
Optimieren Sie den Druckweg, um die Unterstützungsstruktur zu reduzieren und die Effizienz zu erhöhen (z. B. intelligente Schneidalgorithmen mit präzisem Schreibfeld generieren automatisch optimale Druckparameter).
Prozessüberwachung und Feedback:
Überwachen Sie den Druckzustand in Echtzeit (z. B. Fortschritt bei der Lichthärtung, Materialversorgung) und passen Sie die Parameter durch Sensorfeedback an (z. B. Steuern Sie die 3D-Strukturgenauigkeit durch das CERES-System über Verschiebstische und Nadelbewegungen).
Nachbearbeitung Unterstützung:
Bereitstellung von Nachbehandlungsprozessanweisungen für die Entfernung von Stützstrukturen, Oberflächenpolieren usw. (z. B. die Bildung einer hydrophilen Oberfläche durch Beschichtungsbehandlung nach dem Drucken von Microfluidic-Chips).