啟發自電腦斷層成像,科學家研發出新式 3D 列印技術

以新式 3D 列印技術製成的沉思者雕像(圖:UC Berkeley.)

加州大學柏克萊分校(University of California, Berkeley)的研究團隊開發一種新式的 3D 列印技術,與傳統 3D 列印中擠出塑料後一層一層凝固建構的方式不同,這種技術能直接使前驅物固化為欲列印出的成品。

逆向操作

研究人員海登·泰勒博士(Hayden Taylor)表示,團隊的靈感來自電腦斷層成像(computed tomography)。在電腦斷層成像儀中,使用 X 光 360 度掃描病患的特定身體部位,接著透過電腦利用各個角度的 2D 影像重新計算、建構出其 3D 結構。而研究團隊認為,若將此成像方式逆向操作,將可用於 3D 列印。 

這種新式列印方法先以電腦建構 3D 元件的模型,接著計算出各個角度下該模型的 2D 影像後,將影像以光投射向一裝入丙烯酸酯(acrylate)的圓柱體容器中。藉由此光照,便可發生光催化聚合反應,使丙烯酸酯分子反應形成高分子而固化。當此容器以 360 度旋轉並接受各個角度的 2D 影像投影後,便能還原固化出模型的 3D 結構,接著將剩餘的液態丙烯酸酯去除即能得到成品。

未來發展

目前此技術僅能夠列印出尺寸數公分的產品,耗時約 2 分鐘。研究團隊以此 3D 列印技術製作了奧古斯特·羅丹(Auguste Rodin)著名作品——沉思者(The Thinker)的小模型。研究人員認為此方法比傳統層狀疊加的 3D 列印方法在使用上更具有彈性,能夠更輕易的在欲列印的產品中置入其他物品,且成品的表面也更佳平滑,未來有望能應用於生產光學元件。

 

參考資料:

  1. Castelvecchi, D. (2019, January 31). Forget everything you know about 3D printing – the ‘replicator’ is here. Nature
  2. Kelly, B. E., Bhattacharya, I., Heidari, H., Shusteff, M., Spadaccini, C. M., & Taylor, H. K. (2019). Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction. Science. doi:10.1126/science.aau7114
Kyle
編輯,臺灣科技大學材料科學與工程系學生,平日喜歡閱讀、騎車,衝浪。

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