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Jul 27, 2023

과학자들은 멀티를 위한 새로운 프로세스를 개발합니다.

에든버러의 Heriot-Watt University의 과학자들은 근적외선(NIR) 빛을 사용하여 다양한 재료와 색상으로 복잡한 구조를 3D 프린팅하는 새로운 방법을 개발했습니다. 호세 박사

에든버러의 Heriot-Watt University의 과학자들은 근적외선(NIR) 빛을 사용하여 다양한 재료와 색상으로 복잡한 구조를 3D 프린팅하는 새로운 방법을 개발했습니다. Jose Marques-Hueso 박사는 Heriot-Watt의 센서, 신호 및 시스템 연구소에서 연구를 이끌었습니다.

팀에서는 널리 사용되는 SLA(광조형) 3D 프린팅 프로세스를 수정하여 다중 재료 통합을 더욱 향상시켰습니다.

기존 SLA 3D 프린팅은 파란색 또는 UV 레이저를 액체 수지에 적용하여 층별로 선택적으로 응고됩니다. 그러나 이 프로세스에는 재료 혼합 기능이 부족합니다. 이 새로운 공정을 통해 과학자들은 더 깊은 깊이의 수지 통에 3D 프린팅이 가능한 NIR 광원을 사용했습니다. 과학자들은 이 새로운 공정이 특히 의료 및 전자 분야에서 3D 프린팅 전문 부품에 상당한 잠재력을 제공한다고 주장합니다.

다중 재료 3D 프린팅을 가능하게 하는 최초의 3D 프린팅 프로세스는 아닙니다. 실제로 FDM(Fused Deposition Deposition)은 오랫동안 다양한 재료를 사용한 3D 프린팅 기능을 제공해 왔습니다. 그러나 과학자들은 그들의 새로운 방법을 통해 훨씬 더 높은 해상도로 다중 재료 부품을 생산할 수 있다고 주장합니다.

박사인 Adilet Zhakeyev 박사에 따르면 거의 3년 동안 이 프로젝트에 참여한 Heriot-Watt 대학의 연구원은 “FDM(Fused Deposition Modeling) 기술은 이미 재료를 혼합할 수 있었지만 FDM은 레이어가 보이는 해상도가 낮고 빛 기반 기술은 , 광조형술과 같은 기술은 5마이크로미터 미만의 해상도를 가진 매끄러운 샘플을 제공할 수 있습니다."

'발광 여기를 통한 가교에 의한 다중 재료 입체조형술'이라는 제목의 이 프로젝트는 엔지니어링 및 물리 과학 연구 위원회(EPSRC)로부터 280,000파운드의 자금을 지원 받았습니다. 연구팀의 연구 결과는 Applied Materials Today 저널에 게재되었습니다.

새로운 NIR 3D 프린팅 프로세스

이 방법의 새로운 점은 재료의 NIR 비가시성 창을 사용하여 5cm 이상의 깊이에서 3D 프린팅을 한다는 것입니다. 이는 기존 SLA 기술의 0.1mm 깊이 제한보다 크게 증가한 것입니다. Marques-Hueso 박사는 이 방법이 “이전에 수행된 적이 없다”고 주장합니다.

이 새로운 프로세스의 주요 이점은 사용자가 하나의 재료로 부품을 3D 프린팅하고 나중에 두 번째 재료를 추가할 수 있다는 것입니다. 이 두 번째 재료는 3D 프린팅 부품의 상단 및 외부 표면으로 제한되지 않으며 3D 공간의 어느 위치에서나 응고될 수 있습니다. 근적외선 레이저가 초기 부품의 바깥층까지 투과할 수 있기 때문이다.

“예를 들어, 모든 면이 대부분 밀봉된 속이 빈 큐브를 프린팅할 수 있습니다. 그런 다음 나중에 다시 돌아와서 이 상자 안에 완전히 다른 재료로 만든 물체를 인쇄할 수 있습니다. NIR 레이저는 이전 재료를 마치 보이지 않는 것처럼 관통하기 때문입니다. 실제로 NIR에서는 완전히 투명하기 때문입니다.”라고 Dr. 마르케스-후에소(Marques-Hueso).

연구원들에 따르면, 이 프로젝트의 핵심 구성 요소는 광학적 상향 변환을 나타내는 나노입자를 포함하는 가공 수지의 개발이었습니다. 이 나노입자는 NIR 광자를 흡수하여 청색 광자로 변환하여 수지를 응고시킵니다.

이 현상은 '비선형'입니다. 즉, 레이저를 통과하지 않고 대부분 레이저의 초점에서 파란색 광자를 얻을 수 있음을 의미합니다. 이를 통해 NIR은 마치 투명한 것처럼 재료 깊숙이 침투하여 내부 재료만 굳힐 수 있습니다.

궁극적으로 이 새로운 프로세스를 통해 서로 다른 특성을 가진 여러 재료를 동일한 샘플에서 3D 프린팅할 수 있습니다. 예를 들어, 유연한 엘라스토머와 견고한 아크릴을 함께 3D 프린팅할 수 있습니다. 과학자들은 구멍 내부의 3D 프린팅, 신발 생산, 파손된 물체의 복원, 피부를 통한 현장 바이오 프린팅 등 이 방법이 이점을 제공하는 다양한 응용 분야를 지적합니다.

이 프로세스는 경제성으로도 유명합니다. “이 기술의 분명한 장점은 £400 미만의 비용으로 전체 기계를 제작할 수 있다는 것입니다. 2PP(2광자 중합)와 같은 레이저를 사용하는 일부 다른 고급 기술에는 수만 파운드 정도의 고가의 초고속 레이저가 필요하지만 우리의 전문 재료를 사용하면 저렴한 레이저를 사용할 수 있기 때문에 우리의 경우는 아닙니다." Marques-Hueso 박사는 말했습니다.