Современная электроника №6/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 15 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2021 3D-печать получила собственное назва- ние – 4D-печать. В последние годы широкое распро- странение получили и технологии микро- 3D-печати. Потребность в при- менении технологии микро- 3D-печати возникает в случаях необходимости срочного изготовления деталей мало- го размера с высокой точностью, когда традиционные методы, например литьё под давлением, не позволяют получить нужные результаты в заданные сроки. Кроме того, традиционные методы изготовления миниатюрных изделий требуют значительных финансовых затрат на создание оснастки. Использование аддитивных техноло- гий существенно упрощает, ускоряет и удешевляет процессы создания высо- коточных миниатюрных деталей. Уни- кальная технология микро- 3D-печати была разработана в США компанией Boston Micro Fabrication (BMF), осно- ванной в 2006 году профессором Мас- сачусетского технологического инсти- тута (MIT) НиколасомФангом (фото на рис. 11) и доктором Сяонин Хэ. Следует отметить, что существу- ет множество методов и технологий 3D-печати, среди которых наиболее распространённой является упомянутое выше моделирование методом наплав- ления (FDM), что объясняется достаточ- но низкой стоимостью и простотой метода. В FDM нагретое сопло пла- вит или размягчает термопластичную нить и экструдирует её на лоток постро- ения слой за слоем, реализуя трёхмер- ную структуру изготавливаемой дета- ли. Принцип экструзии «чернил» через формирующее отверстие в печатающей головке 3D-принтера используется и в технологи «чернильного» письма DIW (Direct InkWriting), впервые применён- ной в США в 1996 году для 3D-печати керамических деталей. В технологии селективного лазерного плавления SLM (Selective Laser Melting) используется метод лазерного плавле- ния металлического порошка. Физико- механические свойства изделий, выпол- ненных по технологии SLM, зачастую оказываются лучше, чем у аналогов, изготовленных по традиционным тех- нологиям, что позволяет применять SLM в аэрокосмической, приборостроитель- ной, энергетической и других ответ- ственных отраслях промышленности. Упомянутая выше технология селек- тивноголазерного спекания SLS (Selective Laser Sintering) основана на послойном спекании порошковых материалов (полиамиды, пластик) под воздействи- емлазерного луча. SLS отличается боль- шимобъёмомкамер 3D-принтеров, что позволяет печатать объекты больших размеров. SLS-принтеры также отлича- ются большой скоростью печати, так как в процессе не предполагается пол- ное расплавление частиц материала. В струйных технологиях 3D-печати используется нанесение капель нано/ микромасштабных маловязких «чер- нил» на лоток для печати. Струйные головки 3D-принтеров сочетают в себе и источники ультрафиолетового све- та. Во время печати головка выбороч- но наносит капли «чернил» на лоток для печати, формируя двумерные узоры детали, которые немедленно затверде- вают под воздействием УФ-излучения. К одной из струйных технологий относится и упомянутая выше лазер- ная стереолитография SLA, использу- емая в промышленных 3D-принтерах компаний 3D Systemи Uniontech. Про- цесс печати происходит следующим образом: в ёмкость с жидкимфотополи- мером погружается сетчатая платфор- ма, на которой будет формироваться деталь (глубина погружения платфор- мы порядка 0,05–0,13 мм, что составля- ет толщину одного слоя печати). Затем лазер точечно воздействует на участки полимера, соответствующие стенкам детали, что вызывает их затвердевание. В следующем цикле платформа погру- жается ещё на один слой печати и так далее, пока деталь не будет сформирова- на полностью в ёмкости с фотополиме- ром. Существуют и другие технологии 3D-печати, например, DLP (Digital Light Processing) – цифровое проецирование света с использованием микрозеркал, процесс печати аналогичен методу SLA. Технологиямикро- 3D-печати, исполь- зуемая компанией BMF, базируется на проекционноймикростереолитографии (PμSL), обеспечивающей высокое разре- шение печати (до 0,6 мкм) ифотополи- меризациюнаносимых слоёв специаль- ных смол. Благодаря своей способности создавать сложные 3D-архитектуры тех- нология PμSL применяется при изготов- лении оптических и электронных ком- понентов, деталей для медицинских и научных приборов и других изделий малых размеров сложной формы. По сравнению с традиционными метода- ми производства, микро- 3D-печать спо- собна создавать сложные 3D-геометрии с высоким разрешением. Основные особенности техноло- гии 3D-печати PμSL и примеры про- дуктов, изготовленные с её помощью, приведены на рис. 12. Как показано Рис. 12. Технология PμSL и примеры её применения Микрозеркало с цифровым управлением ПЗС видеокамера Расщепитель луча Механические метаматериалы Приборы из биоматериалов МЭМС Горизонтальные лучи Верхняя площадка Нижняя площадка Основание затворов Верхний затвор Наклонные лучи Прецизионные структуры Проекционный объектив Создаваемая деталь Рама для плёнки Основание платформы Платформа для печати УФ светодиод Крепление для плёнки X-основание Y-основание Плёнка Скребок Смола