革新玻璃制造：激光体积增材制造实现二氧化硅玻璃精密3D打印
传统玻璃制造技术成本高、速度慢，3D打印玻璃常导致表面粗糙，不适合光滑透镜。劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）和加州大学伯克利分校研究人员利用新型激光基体积增材制造（VAM）方法——一种新兴的近瞬时3D打印技术——演示了在二氧化硅玻璃中打印微观物体的能力，这是生产精细、无层纹光学器件、可在几秒或几分钟内构建的努力的一部分。
昵称为“复制器”的计算轴向光刻（CAL）技术由LLNL和UC Berkeley开发，灵感源自计算机断层扫描（CT）成像方法。CAL通过计算目标物体数字模型多角度投影，经计算优化后利用数字光投影仪投送到旋转感光树脂体积中。随时间推移，投射光模式在材料中重构三维光剂量分布，在超过光阈值处固化物体，树脂槽旋转。完整成型物体在几秒内显现——远快于传统逐层3D打印——随后排空树脂槽取出零件。
结合新型微尺度VAM技术micro-CAL（使用激光而非LED光源），以及德国Glassomer公司和弗赖堡大学开发的纳米复合玻璃树脂，UC Berkeley研究人员报告生产出坚固、复杂的微观结构玻璃物体，表面粗糙度仅6纳米，最小特征尺寸达50微米。
UC Berkeley机械工程副教授、项目首席研究员Hayden Taylor表示，micro-CAL工艺产生更高光剂量、更快更高分辨率固化3D物体，配合LLNL表征的纳米复合树脂，二者是“完美匹配”，创造了“打印物体强度的惊人结果”。
团队将micro-CAL打印玻璃与常规逐层打印同尺寸物体对比断裂强度。发现CAL打印结构断裂载荷更紧密聚集，意味着研究者对CAL打印组件断裂载荷的置信度高于传统技术。
过去几年，LLNL/UC Berkeley VAM合作尝试不同树脂和材料创建复杂物体。最新进展源于与UC Berkeley合作研究，旨在发现新型多功能材料类别，拓展VAM方法可实现的化学范围和材料性能。
据研究人员称，VAM打印玻璃可影响具有微观特征的固态玻璃器件，以更高速度和更大几何自由度生产光学元件，并可能实现新功能或降低成本产品。
现实应用包括：高端相机微光学、消费电子、生物医学成像、化学传感器、VR头显、先进显微镜、具有挑战性3D几何的微流体（如医疗诊断所需微观通道的“芯片实验室”应用）、基础科学研究、纳米材料制造、药物筛选等。
更多信息请联系Carrie Martin：[邮箱保护]；935-424-4175。
复合材料