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Um método de fabricação de aditivo volumétrico baseado em laser para vidro de impressão 3D


As técnicas tradicionais de fabricação de vidro podem ser caras e lentas, e o vidro de impressão 3D geralmente resulta em texturas ásperas, tornando-as inadequadas para lentes lisas. Usando uma nova abordagem de manufatura aditiva volumétrica (VAM) baseada em laser – uma tecnologia emergente em impressão 3D quase instantânea – pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e da Universidade da Califórnia, Berkeley, demonstraram a capacidade de imprimir objetos microscópicos em 3D em vidro de sílica, parte de um esforço para produzir óticas delicadas e sem camadas que podem ser construídas em segundos ou minutos.

Apelidado de “o replicador” após o dispositivo fictício em “Star Trek” que pode fabricar instantaneamente praticamente qualquer objeto, a tecnologia de litografia axial computadorizada (CAL) desenvolvida pelo LLNL e UC Berkeley é inspirada nos métodos de imagem de tomografia computadorizada (TC). O CAL funciona computando projeções de vários ângulos por meio de um modelo digital de um objeto alvo, otimizando essas projeções computacionalmente e, em seguida, entregando-as em um volume rotativo de resina fotossensível usando um projetor de luz digital. Ao longo do tempo, os padrões de luz projetados reconstroem, ou constroem, uma distribuição de dose de luz 3D no material, curando o objeto em pontos que excedem um limite de luz enquanto a cuba de resina gira. O objeto totalmente formado se materializa em meros segundos – muito mais rápido do que as técnicas tradicionais de impressão 3D camada por camada – e, em seguida, a cuba é drenada para recuperar a peça.

Combinando uma nova técnica de VAM em microescala chamada micro-CAL, que usa um laser em vez de uma fonte de LED, com uma resina de vidro nanocomposta desenvolvida pela empresa alemã Glassomer e pela Universidade de Freiburg, pesquisadores da UC Berkeley relataram a produção de vidro de microestrutura resistente e complexa objetos com uma rugosidade de superfície de apenas seis nanômetros com características até um mínimo de 50 mícrons.

O professor associado de engenharia mecânica da UC Berkeley, Hayden Taylor, investigador principal do projeto, disse que o processo micro-CAL, que produz uma dose mais alta de luz e cura objetos 3D mais rapidamente e com maior resolução, combinado com as resinas nanocompostas caracterizadas no LLNL provou ser um “ combinação perfeita entre si”, criando “resultados impressionantes na força dos objetos impressos”.

A equipe comparou a resistência à quebra do vidro construído com micro CAL com objetos do mesmo tamanho feitos por um processo de impressão baseado em camadas mais convencional. A equipe descobriu que as cargas de ruptura das estruturas impressas em CAL estavam mais agrupadas, o que significa que os pesquisadores poderiam ter mais confiança na carga de ruptura dos componentes impressos em CAL em relação às técnicas convencionais.

Nos últimos anos, a colaboração LLNL/UC Berkeley VAM experimentou diferentes resinas e materiais para criar objetos intrincados. O mais recente avanço decorre de um estudo com a UC Berkeley para descobrir novas classes de materiais versáteis que poderiam expandir a gama de químicas e propriedades de materiais alcançáveis ​​através do método VAM.

Segundo os pesquisadores. O vidro impresso com VAM pode impactar dispositivos de vidro sólido com recursos microscópicos, produzir componentes ópticos com mais liberdade geométrica e em velocidades mais altas e potencialmente permitir novas funções ou produtos de menor custo.

As aplicações do mundo real podem incluir micro-óptica em câmeras de alta qualidade, eletrônicos de consumo, imagens biomédicas, sensores químicos, fones de ouvido de realidade virtual, microscópios avançados e microfluídica com geometrias 3D desafiadoras, como aplicações “lab-on-a-chip” ( onde são necessários canais microscópicos para diagnósticos médicos), estudos científicos fundamentais, fabricação de nanomateriais e triagem de medicamentos.

Para mais informações, entre em contato com Carrie Martin em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo.; 935-424-4175.

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