3D 인쇄 유리에 대한 레이저 기반 체적 첨가제 제조 방법

전통적인 유리 제조 기술은 비용이 많이 들고 느릴 수 있으며 3D 인쇄 유리는 종종 거친 질감을 만들어 부드러운 렌즈에 적합하지 않습니다. 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)와 버클리 캘리포니아 대학의 연구원들이 새로운 레이저 기반 VAM(체적 적층 제조) 접근 방식을 사용하여 거의 즉각적인 3D 프린팅의 새로운 기술로 미세한 물체를 3D 프린팅하는 능력을 시연했습니다. 석영 유리에서, 몇 초 또는 몇 분 안에 만들 수 있는 섬세하고 층이 없는 광학 제품을 생산하기 위한 노력의 일환입니다.

거의 모든 물체를 즉시 제작할 수 있는 "스타 트렉"의 가상 장치의 이름을 따서 "복제기"라는 별명을 가진 LLNL과 UC 버클리에서 개발한 CAL(Computed Axial Lithography) 기술은 컴퓨터 단층 촬영(CT) 이미징 방법에서 영감을 받았습니다. CAL은 대상 물체의 디지털 모델을 통해 여러 각도에서 투영을 계산하고 이러한 투영을 계산적으로 최적화한 다음 디지털 라이트 프로젝터를 사용하여 회전하는 감광성 수지로 전달하는 방식으로 작동합니다. 시간이 지남에 따라 투사된 조명 패턴은 재료의 3D 광량 분포를 재구성하거나 구축하여 수지 통이 회전하는 동안 광 임계값을 초과하는 지점에서 물체를 경화시킵니다. 완전히 형성된 물체는 단 몇 초 만에 구체화되며(기존의 레이어별 3D 프린팅 기술보다 훨씬 빠름) 부품을 회수하기 위해 통을 비웁니다.

LED 소스 대신 레이저를 사용하는 micro-CAL이라는 새로운 마이크로 스케일 VAM 기술을 독일 회사 Glassomer와 프라이부르크 대학이 개발한 나노복합 유리 수지와 결합하여 UC 버클리 연구원들은 견고하고 복잡한 미세 구조 유리의 생산을 보고했습니다. 표면 거칠기가 6나노미터에 불과하고 특징이 최소 50미크론인 물체

프로젝트의 수석 연구원인 UC 버클리 기계 공학 부교수인 Hayden Taylor는 LLNL에서 특성화된 나노복합 수지와 결합하여 더 많은 양의 빛을 생성하고 3D 물체를 더 빠르고 더 높은 해상도로 경화하는 마이크로 CAL 프로세스가 " 서로 완벽하게 일치합니다.", "인쇄된 개체의 강도가 눈에 띄는 결과"를 만듭니다.

팀은 기존의 레이어 기반 인쇄 프로세스로 만든 동일한 크기의 물체와 마이크로 CAL로 만든 유리의 파괴 강도를 비교했습니다. 팀은 CAL로 인쇄된 구조의 파괴 하중이 더 촘촘하게 밀집되어 있다는 것을 발견했습니다. 이는 연구자들이 기존 기술보다 CAL로 인쇄된 구성요소의 파괴 하중에 대해 더 확신할 수 있음을 의미합니다.

지난 몇 년 동안 LLNL/UC Berkeley VAM 협업은 복잡한 물체를 만들기 위해 다양한 수지와 재료를 실험했습니다. 최신 발전은 VAM 방법을 통해 달성할 수 있는 화학 및 재료 특성의 범위를 확장할 수 있는 새로운 종류의 다목적 재료를 발견하기 위한 UC Berkeley와의 연구에서 비롯됩니다.

연구원에 따르면. VAM으로 인쇄된 유리는 미세한 기능이 있는 고체 유리 장치에 영향을 미치고 더 많은 기하학적 자유도와 더 빠른 속도로 광학 부품을 생산할 수 있으며 잠재적으로 새로운 기능이나 더 저렴한 제품을 가능하게 할 수 있습니다.

실제 응용 분야에는 고품질 카메라의 미세 광학 장치, 소비자 전자 제품, 생물 의학 이미징, 화학 센서, 가상 현실 헤드셋, 고급 현미경 및 "lab-on-a-chip" 응용 프로그램( 의학적 진단을 위해 미세한 채널이 필요한 곳), 기초 과학 연구, 나노 물질 제조 및 약물 스크리닝.

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