立體光刻的案例
微立體光刻3D打印石墨烯氣凝膠，分辨率高達10微米可以站在花蕊上
三年前，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）和弗吉尼亞理工大學的科學家和工程師開始專注于使用光固化技術3D打印石墨烯氣凝膠，這種方法稱為微立體光刻投影技術。
在投影微立體光刻中，紫外光用于將部分層的圖像投影到光敏液體樹脂中，光敏液體樹脂被固化并硬化成圖像的形狀。使用這種方法，研究人員能夠提高3D石墨烯氣凝膠的分辨率，可以達到大約10微米。
為了創造這些復雜的結構，研究人員開始使用氧化石墨烯（石墨烯的前體），使片材交聯形成多孔水凝膠。通過超聲波破碎氧化石墨烯水凝膠并添加光敏丙烯酸酯聚合物，研究人員可以使用投影微立體光刻技術來創建所需的固體3D結構，其中石墨烯氧化物被捕獲在長而剛性的丙烯酸酯聚合物鏈中。最后，他們將3D結構放置在爐子中以燒掉聚合物并將物體融合在一起，留下純凈輕質的石墨烯氣凝膠。
該項目的主要挑戰之一是提出與微立體光刻工藝兼容的石墨烯氣凝膠樹脂。 Ryan Hensleigh，LLNL的暑期實習生，正在攻讀博士學位。在弗吉尼亞理工大學的大分子科學與工程專業，他表示，在找到合適的組合之前，他在兩年內研究了許多化學混合物。
“與已經完成的相比，這是一項重大破，”Hensleigh說道。 “我們可以獲得您想要的任何所需結構?！睆氖饽z打印復雜結構的能力也為許多應用打開了大門，這些應用可以受益于計算機驅動的優化設計，如航空航天，反應堆，海水淡化廠和化學處理。
“我們已經能夠證明你可以制作一個復雜的3D石墨烯結構，同時仍保留其內在的主要特性，”鄭說。 “通常當你嘗試3D打印石墨烯或放大尺寸時，你會失去其機械性能。”
科學家和工程師現在正在尋求增加3D打印部件的表面積，并將進一步研究以確定精確的參數以進一步優化該技術。
展開 迄今最高：立體光刻3D打印強度超1GPa的氧化鋁陶瓷
3D打印的多材料陶瓷
能否利用逐層打印工藝制造具有增強機械性能的多材料結構
立體光刻技術在陶瓷3D打印領域發展迅速，尤其是基于該技術已經可以制造出與傳統路線制造的陶瓷相當機械性能的大塊體。適當的材料體系，以及定制和優化的燒結曲線一直是陶瓷立體光刻技術發展的關鍵。該技術成功應用的一個例子已在氧化鋁陶瓷中得到證明，其中已測量出較高的機械強度和相對較低的散射。這就提出了一個問題，能否有可能利用逐層打印工藝來制造具有增強機械性能的多材料結構。
Lithoz陶瓷立體光刻原理
近年來，許多努力都集中設計具有改善強度和韌性的陶瓷結構上，并且在某些情況下基于多材料架構的陶瓷確實增強了可靠性。包含不同材料的層間組合與牢固界面相結合，可以產生出不同的面內殘余應力，進而可以設計出具有高強度或能夠抵抗裂紋擴展的新型陶瓷。
展開 迄今最高：立體光刻3D打印強度超1GPa的氧化鋁陶瓷
3D打印的多材料陶瓷
能否利用逐層打印工藝制造具有增強機械性能的多材料結構
立體光刻技術在陶瓷3D打印領域發展迅速，尤其是基于該技術已經可以制造出與傳統路線制造的陶瓷相當機械性能的大塊體。適當的材料體系，以及定制和優化的燒結曲線一直是陶瓷立體光刻技術發展的關鍵。該技術成功應用的一個例子已在氧化鋁陶瓷中得到證明，其中已測量出較高的機械強度和相對較低的散射。這就提出了一個問題，能否有可能利用逐層打印工藝來制造具有增強機械性能的多材料結構。
Lithoz陶瓷立體光刻原理
近年來，許多努力都集中設計具有改善強度和韌性的陶瓷結構上，并且在某些情況下基于多材料架構的陶瓷確實增強了可靠性。包含不同材料的層間組合與牢固界面相結合，可以產生出不同的面內殘余應力，進而可以設計出具有高強度或能夠抵抗裂紋擴展的新型陶瓷。
展開 麻省理工《Science Advances》：一種新的立體光刻增材制造技術！
圖4 整體光刻系統的性能指標。
綜上所述，這項工作所提出的方法，具有用于擴大制造大面積周期性或確定性非周期性微結構的能力，并具有力學和結構方面的優勢，這些優勢尚未在實際規模的批量生產應用中得到充分利用。如果這樣的微建筑能夠在比現有的更大的規模上使用，那么所描述的這些建筑材料將會有廣泛的應用，例如生物醫學設備、非凡的力學系統、功能性紋理表面、用于能量轉換系統的基底、以及海浪工程的元結構等。此外，研究者的集成光刻系統，可以整合到其他具有不同類型和尺寸顯示系統的基于數字光處理的光刻系統中，進一步使用簡單和廉價的組件增加系統的構建面積。這種兼容性，可激發該方法與數字光流制造的高通量微粒子合成的集成。該工作，不僅為周期性或確定性非周期性印刷提供了一個可擴展的立體光刻微制造平臺，而且為微結構/粒子的大規模生產或大規模制造提供了新的可能性。
展開 
金屬增材制造工藝的發展與技術綜述
Terry Wohlers和Tim Gornet簡要介紹了MAM工藝的發展，其中立體光刻(SL)商業化用于生產工業部件，其中該技術使用激光源有效地固化UV光敏液體聚合物薄層，主要用于原型制造。SLA-1是世界上第一個由3D系統在1987年年開發和商業化的立體光刻系統。后來，許多組織發展了他們的立體光刻系統，并將其引入商業市場。EOS和3D系統在其他組織的立體光刻系統的發展中發揮了主導作用。STEREOS 400是在20世紀90年代由EOS[5]開發和銷售的。Quadrax在此期間還推出了Mark 1000 SL系統，該系統使用可見光樹脂聚合物材料來制造原型部件。
金屬沉積工藝制備的不同厚度泡沫鎳樣品的SEM圖像:(a)鎳層較薄;(b)較厚的鎳層。
金屬沉積型多孔金屬是通過在開孔聚合物泡沫上沉積原子金屬，然后消除聚合物和燒結來創建的。這些金屬的主要特征包括連接孔、高孔隙率和三維網狀結構。多孔材料是一類非常重要的多孔金屬材料，是一種性能優良的新型功能結構一體化材料。在一定條件下使用，其優點是密度低、孔隙率高、比表面積大、孔隙連通性好、結構均勻，這是其他類型的多孔金屬難以達到的。但這一特性也對金屬沉積型多孔金屬的強度產生了一定的限制。這些材料首先在20世紀70年代被制造和利用，然后，在80年代，它們被迅速開發用于各種各樣的應用和需求。目前，許多國家都在大規模生產這些多孔材料，鎳和銅泡沫產品通常是通過電沉積工藝生產的。這種金屬泡沫如上圖所示。
金屬零件的調質技術是在20世紀90年代初發展起來的。第一步是EOS組織與Electrolux研發公司達成合作協議，共同開發DMLS技術。這次合作在EOSINT m160的商業化中達到了頂峰，這是第一個直接用于金屬組件的增材制造。
展開 Cubicure大型3D打印機Cerion，熱光刻技術彈性高精度部件
已經有著三十年歷史的立體光刻技術，終于找到了一個可以工業化擴展的工藝?！?現在，沒有什么能阻擋大規模打印高性能聚合物的未來發展，下一步將進入一個免工具制造的時代。熱光刻工藝實現了彈性高精度部件增材制造工藝前所未有的突破。
FDM 3D打印龍頭Stratasys開放第三方材料
Stratasys已經為 Neo 立體光刻 3D 打印機以及最近發布的 Stratasys Origin? One 和 Stratasys H350? 3D 打印機提供開放式材料選項。通過將材料生態系統擴展到 FDM 技術領域，Stratasys 將幫助制造業客戶實現要求嚴苛的新型應用，同時也擁有雙重材料來源。
△Stratasys為FDM 3D打印機提供更多的材料選擇，以加速對增材制造技術的使用
今年，Stratasys 已在 P3?、SAF? 和立體光刻 3D 打印系統上快速擴展了材料生態系統，為客戶提供廣泛的材料選擇。今年 9 月，公司為基于 P3技術 的 Origin One 引進了開放材料許可證，以及來自 Henkel Loctite 品牌的兩種新型材料。對于業內受歡迎和可靠的 FDM 系統，Stratasys 正加速材料的創新。
科思創是行業領先的優質聚合物供應商，該公司增材制造副總裁 Hugo da Silva 表示：“創新的材料是增材制造的源動力。這意味著我們需要更多種類的材料來實現盡可能多的制造應用。同時，我們想確?？蛻魧@些材料的性能有十足的信心。Stratasys 的新計劃是我們行業中一個非凡的里程碑，作為 FDM 技術絲材供應商，我們期待在這個生態系統中發揮重要的作用?！?Stratasys制造部高級副總裁 Dick Anderson 表示，這個全新的材料生態系統反映出增材制造技術在我們的客戶那兒扮演著越來越重要的角色。“我們的客戶迫切需要大規模增材制造所帶來的優勢，以滿足他們所在的公司在可持續性、成本競爭力、靈活性和定制化方面的需求。我們的三級式材料生態系統可以更快地把材料創新帶給客戶，我們也可以確保，這個值得信賴和可靠的增材制造平臺是全球制造業經濟重要的組成部分?！?/span>
展開 哈工大：可操作的免疫分析探針磁性納米機器人用于自動化和高效的酶聯免疫吸附檢測
為了使傳統的ELISA檢測過程實現自動化，研究人員通過三維打印設計并使用面投影微立體光刻技術(nanoArch P150, 摩方精密)制造了一個由三個功能槽成的檢測單元。MNR-Ab1在外部磁場的作用下，通過微通道實現在不同的功能槽間運動，參與不同的階段的生化反應。主動旋轉的MNR-Ab1s可以在微尺度下，通過加速物質交換實現抗原/抗體與待檢測物的快速結合，從而達到縮短培養時間的目的。該工作實現了ELISA檢測的自動化。
圖3 MNRs實現了自動化ELISA檢測。采用摩方精密P150面投影微立體光刻技術打印了檢測單元。如圖b所示，微通道的狹縫寬度為200 μm，狹縫間距為300 μm。
在未來，為了實現ELISA的高通量檢測，研究人員擬采用亥姆霍茲線圈來替代目前磁場發生器。并且通過數值模擬的方法證明了：亥姆霍茲線圈不僅可以提供足夠大的操作空間，同時空間內的磁場偏差較小(<1.6%)，是未來發展高通量自動化ELISA檢測理想的選擇。該工作將磁性微/納米機器人應用到自動高效ELISA的檢測中，不僅在未來的即時檢測(POCT)中具有巨大的潛力，而且將具有自驅能力的微/納米機器人的實際應用擴展到分析化學領域。
相關研究結果以“Magnetic Nano-Robots as Maneuverable Immunoassay Probes for Automated and Efficient Enzyme Linked Immunosorbent Assay”為題發表于《ACS Nano》。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05267
更多內容請打開南極熊3D打印網www.nanjixiong.com
展開 報名：2μm超高精度光固化3D打印系統及應用，摩方精密直播
摩方公司基于面投影微立體光刻技術開發的3D打印系統，能夠實現2~25um的打印精度，5~50um的打印層厚，宏觀成型尺寸，±10~±50um的樣件公差控制能力，在眾多領域提供了顛覆性的精密加工解決方案。作為微尺度3D打印的先行者和領導者，在三維復雜結構微加工領域，摩方團隊擁有超過二十年的科研及工程實踐經驗。
目前，已有來自全球25個國家的500多家客戶采用摩方精密微納3D打印技術。摩方公司已與全球眾多知名企業展開合作，提供全球領先的精密增材制造技術方案，應用于精密連接器、醫療器械、消費電子產品、通訊等行業、組織支架、過濾膜等領域。國內外大量知名高校和科研機構也已經采用摩方的設備，應用于微納力學、超材料、仿生學、微流控以及生物醫療等領域，并發表了一系列高水平科研成果。
△微信掃碼，點擊“開播提示”預約本次直播。申請下載《資料：微納級高精度3D打印資料》
展開 3D打印技術分類，及非主流技術介紹
光固化則包括立體光刻技術（SLA）和數字光處理（DLP）等類別，SLA是點掃描，而DLP一次固化一層。
機器制造商也可能有專有工藝或使用不同的術語，以下除了這7類3D打印工藝之外一些特殊的技術類型。
△數字光合成（DLS）是一種基于樹脂的3D打印工藝
一、數字光合成 (DLS)
數字光合成(DLS)是Carbon開發的一種基于樹脂的專有3D打印工藝。
DLS是如何工作的？
數字光合成基于立體光刻。兩種工藝都使用紫外光固化樹脂。然而，與立體光刻不同，Carbon的工藝不會在每一層之后暫停。樹脂不斷流過透氧膜上方的“死區”，代表零件橫截面的紫外線圖像，被投射到透氧窗上以固化樹脂。當構建平臺從樹脂桶中升起時，零件是倒置的。
可以使用哪些材料？
Carbon提供的DLS樹脂包括彈性體、柔性、剛性和醫用級聚氨酯、硅酮、氰酸酯、環氧樹脂、聚氨酯甲基丙烯酸酯和牙科材料。
△Carbon的數字光合成3D打印工藝
需要什么后處理？
打印后，將零件從構建板上取下來，去除所有支撐。有些材料還需要在烤箱中進行熱固化，這可能需要4到13個小時才能完成。熱量會引發二次化學反應，從而增強零件的強度，在清潔和固化后不需要進一步的后處理。
為什么使用DLS？
Carbon的DLS 3D打印工藝的連續性，避免了零件中產生層線，從而提供可與注塑成型零件相媲美的表面光潔度。據說，DLS零件也是防水和各向同性的，在各個方向上都具有相同的強度。除了提供制造原型的方法外，它還可用作制造生產零件的替代方案。
二、納米粒子噴射（NPJ）
NanoParticle Jetting (NPJ)是XJet開發的一種3D打印工藝。這是一種材料噴射技術，使用粉末材料的懸浮液來構建零件。
NPJ是如何工作的？
展開 3D打印技術分類，及非主流技術介紹
光固化則包括立體光刻技術（SLA）和數字光處理（DLP）等類別，SLA是點掃描，而DLP一次固化一層。
機器制造商也可能有專有工藝或使用不同的術語，以下除了這7類3D打印工藝之外一些特殊的技術類型。
△數字光合成（DLS）是一種基于樹脂的3D打印工藝
一、數字光合成 (DLS)
數字光合成(DLS)是Carbon開發的一種基于樹脂的專有3D打印工藝。
DLS是如何工作的？
數字光合成基于立體光刻。兩種工藝都使用紫外光固化樹脂。然而，與立體光刻不同，Carbon的工藝不會在每一層之后暫停。樹脂不斷流過透氧膜上方的“死區”，代表零件橫截面的紫外線圖像，被投射到透氧窗上以固化樹脂。當構建平臺從樹脂桶中升起時，零件是倒置的。
可以使用哪些材料？
Carbon提供的DLS樹脂包括彈性體、柔性、剛性和醫用級聚氨酯、硅酮、氰酸酯、環氧樹脂、聚氨酯甲基丙烯酸酯和牙科材料。
△Carbon的數字光合成3D打印工藝
需要什么后處理？
打印后，將零件從構建板上取下來，去除所有支撐。有些材料還需要在烤箱中進行熱固化，這可能需要4到13個小時才能完成。熱量會引發二次化學反應，從而增強零件的強度，在清潔和固化后不需要進一步的后處理。
為什么使用DLS？
Carbon的DLS 3D打印工藝的連續性，避免了零件中產生層線，從而提供可與注塑成型零件相媲美的表面光潔度。據說，DLS零件也是防水和各向同性的，在各個方向上都具有相同的強度。除了提供制造原型的方法外，它還可用作制造生產零件的替代方案。
二、納米粒子噴射（NPJ）
NanoParticle Jetting (NPJ)是XJet開發的一種3D打印工藝。這是一種材料噴射技術，使用粉末材料的懸浮液來構建零件。
NPJ是如何工作的？
展開 
全面解析桌面級SLS選擇性激光燒結3D打印機Fuse 1
△視頻回看
Formlabs最早由3位畢業于美國麻省理工學院（MIT）的學生于2011年9月正式成立，研發出的第一代from1立體光刻3D打印機于2012年通過眾籌平臺Kickstarter籌得295萬美金，從此開始以公司的形式運營。目前，Formlabs在全球擁有700多個員工，200多家經銷商，可以提供30多種樹脂材料方案。在全球40多個國家銷售了超過7.5萬臺3D打印機。為客戶生產了7500萬個打印零件。
2021年5月，Formlabs獲得了1.5億美元的E輪投資，估值超過20億美元，年營業收入超過1億美元。旗下的產品包括立體光刻（SLA）和選擇性激光燒結（SLS）3D打印機。本次研討會主要介紹的是Fuse 1和Fuse Sift 以及相應的材料。
選擇性激光燒結（SLS）是常用的3D打印技術之一，可使用激光將尼龍粉末精確地融化成輕巧且堅固的功能性部件。但是，在此之前市場上的SLS設備主要為工業級設備，成本高昂且工作流程難度較大。Fuse1的產品定位是提供一個較低單位成本和較小占地面積的SLS解決方案。
與LFS光固化技術相比，SLS激光燒結技術能夠實現Z軸的堆疊打印，打印過程中無需支撐，材料的綜合性能更好，在保證強度的同時兼顧韌性和耐溫，并且具有與皮膚科接觸的生物相容性。
Fuse 1采用200微米光斑直徑的光纖激光器，成型體積可以達到165×165×300mm，Z軸方向成型速度為10mm/小時，能夠打印的材料包括尼龍11、尼龍12，材料刷新率為30%~50%。不需要充氮氣，占地空間小，總的來講，這是一款高性價比的SLS 3D打印機，通過經濟實惠的3D打印系統解決方案將工業級的選擇性激光燒結（SLS）能力帶進您的工作室，實現量產高質量的尼龍部件。
展開 3D打印對牙科領域的影響——模式的轉變與未來的可能性
3D打印機可以采用數字光處理，立體光刻和光照技術。該專利有助于提高3D打印機的效率。而目前的重點聚焦在大規模生產3D打印終端用的產品和延長產品的壽命。
下一步的重點在于如何通過3D打印大規模生產終端用產品，并全面提升質量。各公司都在尋求縮短制造時間、增加機械強度、提高制造精度及類似問題的解決方案，以確保終端用產品的最佳質量和尖端解決方案。
我們認為，3D打印已準備好噴薄而出，將成為多種行業常規制造的可行性替代方案。隨著這一革命性的轉變，越來越多的企業跟隨這些主要玩家參與到其中來，看他們如何改進產品，并開始重新審視他們的業務，以及這項技術可能對整個商業生態系統產生的影響。
SAGACIOUS IP是提供整體IP方案的全球性企業，由技術與法律專家組成的頂尖團隊，使用最尖端的工具制作降低風險的研究調查報告，以適當合理的價格提供給企業團體以及針對專利法的律師事務所。Sagacious IP因在相關產業所表現的優秀成績，曾獲CNBC與Red Herring頒獎。
作者：Sagacious Research公司Ram Tenneti、Jai Prakash Yadav
翻譯：張紫薇
本文刊登于《3D打印世界》第34期
展開 阿科瑪推出卓越中心，推動3D打印樹脂技術的發展
兔
3D打印卓越中心將容納大多數基于UV的技術：立體光刻（SLA），數字光處理（DLP）和多噴印刷（MJP）等。它為化學家和應用工程師提供了一個協作空間，可以根據客戶需求開發定制樹脂。
該先進實驗室將完成集團現有的研發網絡，致力于快速發展的3D打印市場，這是阿科瑪未來發展的推動力。
“Sartomer是3D打印先驅的歷史性合作伙伴。我們正在推出3D打印卓越中心，以加深我們對致力于開發創新3D打印材料的夢想家的支持?！?阿科瑪的理想定位是將3D打印帶入一個完整的生產規模，采用獨特的聚合物材料系列，可用于擠出，粉末燒結和液體UV固化，以及對最終用戶應用的深入了解和需要。
“通過創新的先進材料技術和與市場領導者的合作，3D打印將進一步擴展到大規模生產?！?總部位于賓夕法尼亞州?？怂诡D的Sartomer 3D打印卓越中心將于2018年7月30日隆重開幕。
展開 Prodways推出用于高性能3D打印材料電商平臺
本次Prodways材料公司推出的電子商務網站，提供立體光刻（SLA）和數字光處理（DLP）樹脂，以及選擇性激光燒結粉末材料（SLS）。
樹脂和粉末可根據應用進行搜索定位，例如CE認證的外科應用樹脂可以在醫療或牙科類別下找到，而彈性體粉末TPU-70可以在鞋類類別下找到，因為它用于制造超柔韌的鞋底。
此外，Prodways Materials的PA12，PA11和TPU粉末因其高機械強度而被歸類于汽車類別。
Prodways集團在過去幾年中已經采取了許多戰略舉措，以擴大其在歐洲市場的技術存在，即珠寶制造。最近，Prodways Group收購了Stratasys的蠟3D打印機Solidscape。在此次收購中，Prodways集團董事長兼首席執行官Rapha?lGorgé解釋道：“采用PRODWAYS集團的整體戰略收購是一個獨特的機會，可以促進其機器銷售業務并擴大其技術組合，同時獲得優秀的地理覆蓋范圍以及為其在增材制造方面的專業知識而獲得的團隊?！?在此之前，Prodways集團收購了法國公司Interson-Protac 75％的股份，該公司使用3D打印制作定制助聽器。此外，該公司還完全收購了法國工程公司AvenAo Industrie，以展示其對工業4.0開發的承諾。
（來自：3D虎）
展開 