MA 발전을 위한 새로운 3D 프린팅 기술

Jan 31, 2024

헤리엇-와트 대학교

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크레딧: 헤리엇-와트 대학교

과학자들이 제조 산업에 혁명을 일으킬 고급 3D 프린팅 기술을 개발했습니다.

에든버러 헤리엇-와트 대학교(Heriot-Watt University) 센서, 신호 및 시스템 연구소의 Jose Marques-Hueso 박사가 이끄는 그룹은 근적외선(NIR) 빛을 사용하여 다양한 구조를 포함하는 복잡한 구조를 만드는 새로운 3D 프린팅 방법을 개발했습니다. 재료와 색상.

그들은 다중 재료 통합의 경계를 넓히기 위해 스테레오리소그래피라고 알려진 잘 확립된 3D 프린팅 프로세스를 수정하여 이를 달성했습니다. 기존 3D 프린터는 일반적으로 액체 수지에 파란색 또는 UV 레이저를 적용한 다음 층별로 선택적으로 응고시켜 원하는 물체를 만듭니다. 그러나 이 접근 방식의 주요 단점은 재료를 혼합하는 데 한계가 있다는 것입니다.

이 최신 프로젝트의 차이점은 과학자들이 레이어로 인쇄할 필요 없이 수지 통에 훨씬 더 깊이 인쇄할 수 있는 NIR 광원을 사용한다는 것입니다.

이번 연구 결과는 산업, 특히 의료 및 전기 분야와 같은 전문 부품에 의존하는 산업에 엄청난 기회를 제공합니다.

Marques-Hueso 박사는 다음과 같이 설명합니다. "이전에 수행된 적이 없는 새로운 방법의 참신함은 재료의 NIR 비가시성 창을 사용하여 5cm 이상의 깊이로 인쇄하는 것입니다. 반면 기존 기술은 깊이 제한이 약 5cm입니다. 0.1mm 즉, 하나의 재료로 인쇄한 후 나중에 두 번째 재료를 추가하여 외부 표면 상단뿐만 아니라 3D 공간의 모든 위치에서 이를 응고시킬 수 있음을 의미합니다.

"예를 들어, 대부분 모든 면이 밀봉된 속이 빈 큐브를 프린트할 수 있습니다. 그런 다음 나중에 돌아와서 이 상자 안에 완전히 다른 재료로 만들어진 물체를 프린트할 수 있습니다. 왜냐하면 NIR 레이저는 이전 재료를 관통하기 때문입니다. 실제로 NIR에서는 완전히 투명하기 때문에 마치 눈에 보이지 않는 것처럼 보입니다."

거의 3년 동안 이 프로젝트에 참여해 온 Heriot-Watt University의 박사 연구원인 Adilet Zhakeyev 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. "FDM(융합 증착 모델링) 기술은 이미 재료를 혼합할 수 있었지만 FDM은 해상도가 낮습니다. 레이어는 눈으로 볼 수 있으며 광조형 기술과 같은 광 기반 기술은 5마이크로미터 미만의 해상도를 가진 부드러운 샘플을 제공할 수 있습니다."

과학자들은 자신들의 프로젝트의 핵심 구성 요소가 광학적 상향 변환 현상을 나타내는 나노입자를 포함하는 가공 수지의 개발이었다고 말합니다. 이 나노입자는 NIR 광자를 흡수하여 청색 광자로 변환하여 수지를 응고시킵니다. 이 발생은 '비선형'입니다. 즉, 레이저를 통과하지 않고 대부분 레이저의 초점에서 파란색 광자를 얻을 수 있음을 의미합니다. 이 때문에 근적외선(NIR)은 마치 투명한 것처럼 물질 깊숙이 침투해 그 안에 있는 물질만 굳힐 수 있다.

새로운 3D 프린팅 방법을 사용하면 서로 다른 특성을 지닌 여러 재료를 동일한 샘플에 인쇄할 수 있습니다(예: 유연한 탄성중합체 및 경질 아크릴). 이는 신발 생산과 같은 많은 비즈니스에 유용합니다. 이 기술은 공동 내부의 3D 프린팅 물체, 부러진 물체의 복원, 심지어 피부를 통한 현장 바이오 프린팅을 포함하여 무수히 많은 새로운 가능성을 열어줍니다.

"동일한 연구 프로젝트에서 우리는 이전에 선택적으로 구리 도금이 가능한 수지를 개발했습니다."라고 Marques-Hueso 박사는 말합니다.

"두 기술을 결합하면 이제 두 가지 서로 다른 수지로 3D 프린팅을 할 수 있고 간단한 도금 용액 욕조를 사용하여 그 중 하나만 선택적으로 구리로 덮을 수 있습니다. 이 방법으로 우리는 3D로 집적 회로를 만들 수 있으며 이는 전자 산업에 매우 유용합니다. ."

미래에 대한 흥미진진한 시각을 제공하는 이 기술에도 불구하고 비용은 놀라울 정도로 낮습니다.

Marques-Hueso 박사는 다음과 같이 말했습니다. "이 기술의 분명한 장점은 전체 기계를 £400 미만으로 제작할 수 있다는 것입니다. 2PP(2광자 중합)와 같은 레이저를 사용하는 일부 다른 고급 기술에는 고가의 초고속 레이저가 필요합니다. 수만 파운드 정도의 비용이 들지만, 우리의 전문 재료를 사용하면 저렴한 레이저를 사용할 수 있기 때문에 우리의 경우는 그렇지 않습니다."