微纳3d打印和微成型

发布日期:2023-11-17

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微成型是一种微加工方法,用于生产具有精细特征的非常小的金属零件。微纳3D打印也可以生产此类零件,但可以使用金属或非金属材料,具体取决于打印机技术。例如, 摩方精密的投影微立体光刻 (PµSL)是一种微纳3D打印形式,支持使用塑料、陶瓷、水凝胶和含有陶瓷或金属颗粒的复合树脂。为了赋予美观或功能特性,PµSL 塑料部件也可以镀金属。

微成型和微纳3D打印在支持的材料方面有所不同,但差异还不止于此。通常,微成型用于大批量生产。相比之下,微纳3D打印用于原型制作和小批量生产。除了这两种微制造工艺之间的一些相似之处之外,还需要考虑其他一些重要的差异。本文简要介绍了每个流程的工作原理及其相对优势。

金属镀层微纳3D打印零件

 

微纳3D 打印PµSL技术工作原理

BMF的3D打印机采用 PµSL 技术,这是一种立体光刻 (SLA) 形式,集成了DLP光引擎、精密光学器件、运动控制和高级软件。SLA 使用光化学工艺分层生产零件。当感光液体树脂暴露在光线下时,会发生聚合物交联和固化。借助 PμSL 技术,紫外光 (UV) 闪光会导致整层树脂快速光聚合,支持连续曝光以加快加工速度。

采用 PµSL 技术的微纳3D打印

 

微成型工作原理

微成型是金属成型的一种,是一种主要制造工艺,包括拉拔、锻造、轧制和弯曲。它也是超声波金属成型的一种,它利用超声波振动来提供诸如提高生产速度、减少工具磨损和更好的表面光洁度等优点。成形、超声波金属成形和微成形都依赖于材料变形,但只有微成形在微观尺度上起作用,而不是在宏观尺度上起作用。还有一种微成型技术,即脉冲电流微成型技术,可将电流施加到薄壁零件上。

 

微成型的优点、缺点

微成型对于批量生产具有精细特征的非常小的金属零件非常有用。由于其支持大批量生产,因此它被用来代替传统制造而不是微纳3D打印。然而,微成形材料的变形和失效模式尚不清楚,它们的行为与传统成形操作中使用的材料有很大不同。微成型还可能需要顺序工艺(即渐进式微成型),这会增加项目的时间和工具成本。相比之下,微纳3D打印无需工具即可创建所有零件特征。

 

微成型和微纳3D打印相似之处

微成型和微纳3D打印中的“微”是指这些工艺如何生产尺寸小于 1 毫米 (mm) 的零件。两种微加工工艺都可以生产许多相同类型的零件,并用于某些相同类型的应用。此外,微成型和微纳3D打印都可以生产非常小的零件,其最小特征尺寸较低,以微米 (μm) 为单位测量,并且具有高分辨率。

高分辨率微型零件

 

微成型和微纳3D打印区别

微成型是减材制造的一种,而微纳3D打印是增材制造的一种。换句话说,微成型去除材料以形成零件,而微尺度 3D 打印则逐层添加材料。这些并不是唯一的区别,但增材制造和减材制造之间的区别是一个很好的起点。

 

在微成型开始之前,金属箔或金属片等库存材料就被切割成适当的尺寸。微成型过程中使用金刚石模具等工具,并且可能需要微加工等后续操作来创建零件特征。相比之下,采用 PμSL 技术的微纳3D打印不需要模具或后期加工。它使用液态聚合物树脂代替固态金属材料,为复杂的 3D 几何形状提供更大的设计自由度。

 

微成型零件和微成型的应用

微成型用于生产用于医疗设备、微机电系统 (MEMS)、电子、生物技术应用和光学设备的非常小的金属部件。微成型金属部件的示例包括微型螺钉、微型齿轮、微型销、芯片引线框架、接触弹簧、插座、微型涡轮机、微型轴和IC插座。微成型零件也用于计算机和智能手机。

 

微纳3D打印应用和优势

采用 PμSL 技术的微纳3D打印可用于生产医疗设备、电子产品和 MEMS 设备的一些相同类型的零件。然而,PμSL 3D 打印也用于微流体设备以及教育和研究。医疗设备可以使用BMF的生物相容性聚合物,电子元件可以使用具有高耐热性的光聚合物树脂。像芯片实验室(LOC)这样的微流体装置可以使用具有良好生化性能的聚合物来代替。

微纳3D打印微流体装置

 

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