作者:谢涛等 来源:AM 发布时间:2016/12/14 9:36:20
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浙大科学家发明“快速多维”制造新方法

 

利用一张平面的塑料片,快速“凹”出复杂的立体造型,这一被称为“快速多维”的制造方法及相关论文,于近日发表在国际期刊《Advanced Materials》。发明者为浙江大学化学工程与生物工程学院的谢涛教授课题组。学界认为,这一发明将对当前热门的3D打印与个性化制造提供全新思路。

平面变立体,听起来很玄乎,但是科学家说,这类形变在生活中非常普遍,墙壁、地板受潮起泡就是一个典型的例子。“这一现象提示我们,或许我们在进行三维设计制造时,不需要通过复杂耗时的层层打印步骤,而去使用一种更为简洁、连续、高效的过程。”谢涛说,这一灵感的提示下,课题组进行了快速多维制造的探索。这一方法最显著的优势就是快。

3D打印是一种增材制造方法,它相较于传统的减材制造,它在节省成本和个性化制造方面均显示出诸多优势。但目前广泛采用的3D打印技术无法回避的挑战在于逐层打印,限制了打印精度和速度。

“我们的方法避开了这一挑战,它的成型是连续的,快速的,可以为多维制造提供新的思路。”谢涛认为,尽管这一的技术存在广泛应用前景,当前仍然需要多学科的科学家进行共同研究,推进这一技术从实验室走向现实:“很期待研究光学、计算机科学和力学的科学家的加入。”

论文的第一作者,博士生黄丽媚向记者“拆解”了整个“魔术”制造的关键步骤。第一步是制作“底片”。底片是厚度约为0.5毫米的液体薄膜。这类液体会在光的照射下固化,被称为光固化树脂。第二步是曝光——利用投影仪画“图纸”。第三步是立体显影。见证奇迹的时刻就在这一步发生。“底片”投入水中之后,由于每个像素点的吸水程度不一样,会产生有趣的、符合事先设计的形变。就像水中“长”出了一座悉尼歌剧院,或是水中“开”出了一朵花。

“利用相同的原理,我们也可以使塑料片在融化的蜡中显影,就可以做出一朵立体的蜡质花,”谢涛说,通过打印液体的选择,可以在三维物件中很方便的引入多个其他维度,即随时间变形的性能,例如形状记忆效应等,因此将该项技术称为快速多维制造。该项技术在诸多领域均有应用前景,例如在工业应用中广泛采用的失蜡铸造法(首饰制造等),通过这项新的技术可以大大提高设计和生产效率。(来源:科学网 崔雪芹)

 
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