[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

深山闲士 2023-8-27 590

热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) 是Cubicure 的塑料增材制造专利工艺,可以加工高粘度树脂。通过特殊的加热和涂层机制,生产出特别耐冲击和耐高温的塑料。该技术的核心是专门开发并获得专利的加热和涂层机制,它可以在高达 120°C 的工作温度下以最高精度安全地处理高粘度树脂和糊状物。

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

由于升高的温度不仅会影响所用树脂的粘度,还会影响其稳定性和反应性,因此需要精确的过程处理和控制以防止不必要的聚合和材料损坏。因此,所有过程元件的温度都设计为可精确控制。

“这个过程定义了形式和材料。基于改进的工艺,还可以打印更多种类的几何形状和光聚合物。”

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

最大的挑战是在结构化过程中加热应用的薄层原材料。由于所使用的材料只能暴露在特定的温度范围内,因此在任何情况下都必须避免出现温度峰值或局部过热。因此,Cubicure 专门开发的热膜技术受到专利保护。

 

粘度树脂
Cubicure 的目标是增材制造具有出色冲击强度和耐热性同时具有最高表面质量的塑料部件。在对这种光敏聚合物体系的必要化学组成进行理论考虑时,很明显所得物质在室温下将具有非常高的粘度。出于这个原因,Cubicure 正在研究一种与材料开发并行的特殊 3D 结构概念,这应该使这些高粘性物质可加工。

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

Cubicure开发的高性能光聚合物在室温下对固体物质具有极高的粘性,无法在目前市场上的立体光刻系统中进行加工。由于许多流体的粘度在很大程度上取决于温度,因此实施了加热结构化工艺的概念,但是,该工艺还必须具有安全性,以防止树脂可能发生不受控制的热聚合。SLA 系统已知的激光曝光工艺与一种特殊的、新开发的、也可加热的涂层系统相结合。

“借助热光刻技术,可以定制树脂的分子量、功能性和化学性质。”

针对这一工艺挑战的多项专利技术解决方案后来被称为热光刻。它首次实现了使用高分子化学起始材料进行精密 3D 打印,从而创造出具有难以想象的材料质量的组件。

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

热光刻技术挑战与解决方案
结构化过程中的一个特别大的挑战是加热施加的薄层原材料的可能性。这里的目的是避免温度峰值和局部过热,因为所使用的材料只允许暴露在特定的温度范围内。这现在可以通过 Cubicure 开发的热层技术/热光刻技术实现。同时,Cubicure 开发了在室温下极粘稠的高性能聚合物。这些无法由以前的 STLA 系统处理。由于许多流体的粘度非常依赖于温度,因此开发了一种加热结构化工艺。然而,这也必须提供安全性,以防止各种树脂可能发生不受控制的热聚合。出于这个原因,SLA 系统中已知的激光技术与可加热涂层系统相结合。得益于这种热光刻技术,可以定制人造树脂的分子量、功能和化学性质。

 

打印质量
HTL 可以使用高分子化学起始材料进行精确的 3D 打印。组件本身具有出色的材料质量和非常光滑的表面。

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

HLT 程序的技术顺序
为了使树脂可加工,它们被特殊的加热机制加热到最高 120 摄氏度。温度可以在工艺步骤中单独调节。一旦达到相应光聚合物的理想加工温度,现在就可以使用高精度激光扫描仪构建 3D 物体,该扫描仪使用紫外线范围内 375 nm 和可见蓝紫色范围内 405 nm 的光波长。

可以使用的材料包括Cubicure开发的高性能聚合物Cubicure Evolution+、Precision+、Evolution FR+和ThermoBlast+。

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

热光刻技术的优势
就像立体光刻一样,热光刻也可以生产彩色、透明和无色部件。也可以使用填充和有色材料系统。

热光刻技术的其他优点包括生产非常精密的塑料部件,也适用于工业应用,而且部件具有良好的冲击强度和耐热性,以及出色的表面质量。直径仅为 10 µm 的激光确保了高水平的细节。

采用热光刻增材制造的塑料部件用于航空航天、机械和车辆工程、医疗技术、通信和信息技术、生物技术等领域。HLT 代表了立体光刻 (SLA) 和基于粉末的增材制造方法之间的接口:它结合了这两个领域的相应优势。

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

热光刻技术规格
使用 HLT 可以实现 0.1 mm 的壁厚和 50 至 100 µm 的层厚。这些组件的最大尺寸可以为 20 x 10 x 30 厘米,并且可以在一个过程中制造。公差为 +/- 0.05 毫米,再现性为 +/- 0.01 毫米。加工后的材料仅部分抗紫外线,施工后必须进行清洁。

 

HLT工艺的优缺点
优点
- 高粘度树脂的精密制造
- 生产耐冲击和耐温塑料
- 允许更广泛的几何形状和光聚合物
- 高性能聚合物加工
- 优异的表面质量

 

缺点
- 有条件的抗紫外线
- 需要后期清洁
- 高温需要精确控制

 

[工艺] 热光刻技术 (Hot Lithography ,HLT) Cubicure 的塑料增材制造专利工艺

 

HLT工艺的未来
热光刻工艺是目前 3D 打印领域最先进的技术之一。然而,与任何技术领域一样,进一步的发展是迅速的。新材料和技术一直在开发中,可能会带来改进。未来可以开发出更精确和通用的印刷方法,特别是在纳米技术和生物技术领域。Cubicure 和其他公司不断致力于开发和改进树脂和技术,使 3D 打印更加高效和通用。

- THE END -

深山闲士

2023年8月27日 15:58:59

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