기술자

근적외선(NIR) 빛을 사용하여 다양한 재료와 색상을 포함하는 복잡한 구조를 만드는 새로운 3D 프린팅 방법이 Heriot-Watt University 팀에 의해 개발되었습니다.

센서, 신호 및 시스템 연구소의 Jose Marques-Hueso 박사가 이끄는 그룹은 다중 재료 통합이 가능하도록 스테레오리소그래피를 수정하여 이를 달성했습니다. 기존 3D 프린터는 일반적으로 액체 수지에 파란색 또는 UV 레이저를 적용한 다음 선택적으로 층으로 응고하여 물체를 만듭니다. 그러나 이 접근 방식의 단점은 재료를 혼합하는 데 한계가 있다는 것입니다.

MUSCLE(발광 여기를 통한 가교 결합에 의한 다중 재료 입체조형술)이라는 EPSRC 자금 지원 프로젝트에서 과학자들은 층으로 인쇄할 필요 없이 수지 통에 훨씬 더 깊이 인쇄할 수 있는 NIR 광원을 사용했습니다.

Heriot-Watt에 따르면 이번 연구 결과는 산업, 특히 의료 및 전기 부문과 같은 전문 부품에 의존하는 산업에 기회를 제시합니다.

Marques-Hueso 박사는 성명서에서 "이전에 시도된 적이 없는 우리의 새로운 방법의 참신함은 재료의 NIR 비가시성 창을 사용하여 5cm 이상의 깊이로 인쇄하는 것입니다. 약 0.1mm 제한 이는 하나의 재료로 인쇄한 다음 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."

적층 제조 및 프로토타입 제작에 대한 추가 정보

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. 눈에 보이는 반면, 광조형 기술과 같은 빛 기반 기술은 5마이크로미터 미만의 해상도를 가진 부드러운 샘플을 제공할 수 있습니다."

과학자들에 따르면, 그들의 프로젝트의 핵심 구성 요소는 광학적 상향 변환을 나타내는 나노입자를 포함하는 가공 수지의 개발이었습니다. 이 나노입자는 NIR 광자를 흡수하여 청색 광자로 변환하여 수지를 응고시킵니다. 이 발생은 비선형적입니다. 즉, 레이저를 통과하는 경로가 아닌 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 유연한 엘라스토머 및 견고한 아크릴과 같이 서로 다른 특성을 가진 여러 재료를 동일한 샘플에 프린팅할 수 있습니다. 이 기술은 공동 내부의 3D 프린팅 물체, 깨진 물체의 복원, 피부를 통한 현장 바이오 프린팅을 포함하여 수많은 새로운 프린팅 방법을 제공한다고 주장됩니다.

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

Marques-Hueso 박사는 계속해서 다음과 같이 말했습니다. "이 기술의 분명한 장점은 전체 기계를 £400 미만의 비용으로 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 그렇지 않습니다. 이제 우리의 주장을 뒷받침할 결과가 나왔으므로 기업과 협력하여 이 기술을 더욱 발전시키기를 희망합니다."