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Duisburg-Essen 团队在彩色3D激光打印方面取得进展

2020-09-09 11:19:48浏览:323来源:中国激光网   

从事经济型激光二极管和多色纳米颗粒创新技术的开发人员说:“厨房餐桌上的激光打印机将会更便宜、更小,而且色彩更加缤纷。”

来自德国University of Duisberg-Essen (UDE)技术化学系开发组的Bilal Gökce博士说:“我们的创新与业界常用的二氧化碳激光器不同,它依赖于更便宜的二极管激光器,比如 CD播放器中功率较低的二极管激光器。”他补充说,“不过你必须小心,因为通常印刷的原料是白色的聚合物粉末。这意味着它可以反射可见光的所有波长,不幸的是,也包括二极管激光器的波长。”

多重色彩

UDE团队采用的是一石二鸟的做法。科学家们在粉末颗粒上涂上用银制的纳米颗粒。他们有了重大的发现,这些材料具有不可思议的特性。例如,镀银的粉末颗粒显示为黄色,而镀银的颗粒则呈现为红色到紫色。这项工作发表在了《Advanced Optical Materials》杂志上。以前的白色聚合物现在呈现黄色,与二极管激光器结合使用。其发射的激光特别容易被黄色物体吸收,这个想法被证明是可行的。开发组称之为“第一个基于雷射的彩色桌面 3D 打印”。

Gökce 说:“由于纳米颗粒稳固的位于粉末颗粒的表面,而且不仅仅是混合在粉末颗粒中,因此即使其中一小撮粒子也具有均匀的颜色。”镀银颗粒的特性同样也适用于其它元素的纳米颗粒。此过程中的颜色没有限制。另外,工作人员还可以获得纳米颗粒的其他特性,比如银的抗菌效果以及氧化铁的磁特性。

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彩色激光3D打印所需要的原材料,其表面有纳米颗粒的涂层。G?kce, CENIDE/UDE供图
图1彩色激光3D打印所需要的原材料,其表面有纳米颗粒的涂层。Gökce, CENIDE/UDE供图

生产彩色部分的新方法

发表在《Advanced Optical Materials》的文章摘要指出:“材料开发是保持3D 打印领域指数级增长的关键。然而,激光粉末床融合(PBF‐LB)聚合物的3D打印仍然局限于少数聚合物粉末材料,因此限制了其应用范围。为了满足激光印刷工艺的要求,改变原料粉末的化学、流变、机械或光学特性是一个重大挑战。为了满足商业化桌面3D 打印机的全球趋势,将廉价且紧凑的二极管激光器用于可见或近红外范围内的PBF‐LB是很有必要的。然而,目前只有黑色物体可以由桌面激光打印机打印,因为只有商用的碳基黑色复合粉末满足其激光吸收的要求。这项研究报告了一种调整热塑性聚合物的吸收特性并将彩色融入印刷体的新方法。它使用了微量的(比如0.01%体积比) 银纳米颗粒,其具有高度离散等离子体激元的特性。研究展示了通过激光3D打印生产彩色部分的一种新方式。”

(责任编辑:小编)
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