Lição 8.10MoldarCapítulo 8 · Manufatura aditiva

Impressão volumétrica (CAL)

Luz de todos os ângulos cura de uma vez um frasco giratório de resina (impressão volumétrica)

A impressão volumétrica faz um objeto inteiro de uma vez dentro de um frasco de resina líquida, sem camadas. Na litografia axial computadorizada (CAL), o frasco gira enquanto um projetor faz brilhar através dele padrões de luz que mudam, como uma tomografia executada ao contrário. Um objeto pequeno pode aparecer em um ou dois minutos.

litografia axial computadorizada · vistas lateral e superior, 5 etapasEsquerda: a montagem vista de lado. Direita: o frasco visto de cima, com três das muitas direções de luz. Os números em círculo correspondem às etapas abaixo.

Como funciona

Calcule os padrões. O software transforma o modelo 3D em centenas de imagens de luz 2D, uma para cada ângulo de visão, mais ou menos como um tomógrafo funciona ao contrário.
Gire o frasco. Um frasco transparente de resina espessa e fotossensível gira de modo constante sobre uma mesa rotativa.
Projete. Um projetor mostra a imagem que corresponde ao ângulo atual do frasco, então cada ângulo recebe seu próprio padrão.
Deixe a dose se somar. Cada ponto da resina recebe luz de todos os ângulos. Só os pontos dentro do objeto passam do limiar (a dose mínima de luz que faz a resina gelificar) e se tornam sólidos.
Drene, enxágue e cure. Após cerca de 30 segundos a alguns minutos, a resina líquida é escoada. O objeto é enxaguado e recebe uma cura UV final.

Dados-chave

Materiais: Resinas fotopoliméricas transparentes e espessas (acrilatos), hidrogéis que podem carregar células vivas e resinas com partículas de vidro que depois são queimadas até virar vidro
Peças típicas: Pequenas peças de pesquisa: lentes e ópticas, chips microfluídicos de vidro, estruturas de suporte para tecido mole, objetos impressos em volta de uma inserção existente
Tamanho da peça: De alguns milímetros a alguns centímetros, limitado pelo frasco
Precisão: Detalhes de até cerca de 0,3 mm nas primeiras impressoras; sistemas de pesquisa chegam a dezenas de micrômetros
Acabamento superficial: Muito lisa, sem linhas de camada
Tamanho de lote adequado: Peças únicas e amostras de pesquisa
Custo de ferramental e máquinas: Sem ferramental. Principalmente montagens de laboratório construídas em torno de um projetor e uma mesa rotativa; ainda existem poucas máquinas comerciais
Velocidade: De segundos a alguns minutos para um objeto do tamanho de um centímetro

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Sem camadas: superfícies lisas e sem limites fracos entre camadas
Muito rápida para peças pequenas
Sem suportes, pois a resina espessa mantém a peça no lugar
Pode imprimir em volta de um objeto existente, como uma haste metálica

Limites

Só objetos pequenos, de alguns centímetros no máximo
A resina precisa ser transparente e espessa, então poucos materiais funcionam
O espalhamento da luz e erros de dose borram os detalhes finos
Ainda é principalmente uma técnica de pesquisa

Onde é usado

Laboratórios de pesquisaTeste de novas resinas, ópticas e métodos de impressão
BiomédicaEstruturas de suporte de hidrogel macio com células vivas para pesquisa de tecidos
ÓpticaPequenas lentes e guias de luz
MicrofluídicaChips de vidro com minúsculos canais internos

Como reconhecê-lo

Objetos de resina pequenos e perfeitamente lisos, sem degraus nas curvas.
Sem marcas de suporte em lugar nenhum, mesmo sob saliências.
Às vezes um objeto fundido em volta de uma inserção, como um cabo impresso sobre um eixo metálico.

Compare com

Estereolitografia8.2também endurece resina com luz, mas uma camada fina por vez; a CAL cura o volume inteiro de uma vez.Polimerização por dois fótons13.8também cura dentro de um volume, mas ponto a ponto com um laser focado, em escala de micrômetros.

Assista

Seeker · Uma explicação para iniciantes da impressora volumétrica de Berkeley

The Action Lab · Uma demonstração prática de um objeto aparecendo dentro da resina

KPIX | CBS NEWS BAY AREA · Imagens reais de laboratório com os pesquisadores que a construíram

Berkeley Sensor & Actuator Center · Uma palestra de pesquisa sobre como a CAL funciona, incluindo impressão em microgravidade

Veja fotos reais

Wikipédia: Litografia axial computadorizada — o princípio e sua história; poucas imagens
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

A impressão volumétrica endurece um objeto inteiro de uma vez, sem camadas.
A CAL gira a resina e a ilumina de todos os ângulos; só onde luz suficiente se soma ela se torna sólida.
É rápida e lisa, mas ainda de pequena escala e principalmente em laboratórios de pesquisa.