SLS 3D打印如何突破色彩限制

一直以來彩色打印都是3D打印領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)之一。近日，西班牙光子科學(xué)研究所（IFCO）的研究人員最近開發(fā)出一種更快、更具成本效益的3D打印方法，可以進(jìn)行彩色3D打印，他們的研究結(jié)果發(fā)表在ACS期刊Nano Letters上。

選擇性激光燒結(jié)（SLS）打印機(jī)采用紅外激光器作能源在特定區(qū)域燒結(jié)粉末材料，通常是尼龍或聚酰胺，以形成實(shí)心3D結(jié)構(gòu)。一旦第一層完成，構(gòu)建平臺/部件床就會下降一層。然后放下另一層材料，第二橫截面直接熔合在其上面，這樣一直重復(fù)燒結(jié)直到每個橫截面都已鋪設(shè)并融合。

在過去幾年中，使用光熱敏化劑促進(jìn)聚合物粉末的燒結(jié)變得越來越普遍。為了降低燒結(jié)時的能源損耗，研究人員在聚合物粉末中添加了被稱為光敏劑的化合物，這種聚合物有較好的吸光性，并能傳遞熱量，從而可以使用更便宜、功率更低的激光器以降低能源損耗。

然而，碳基光敏劑只能制造灰色或黑色的3D打印物品，要使用此方法創(chuàng)建白色或彩色的打印件，則需要明顯透明的等效物。 Gerasimos Konstantatos、Romain Quidant及其在IFCO的同事們希望能找到一種可以通過SLS 3D打印方法實(shí)現(xiàn)彩色打印的光敏劑。

“我們通過設(shè)計由等離子體納米粒子制成的共振光熱敏化劑來解決這個問題，這些納米粒子能在近紅外光中強(qiáng)烈吸收，同時與可見光的相互作用最小?！毖芯咳藛T表示。

為了制造穩(wěn)定的彩色納米復(fù)合材料粉末，在與聚酰胺粉末混合之前，先將金納米棒涂覆上二氧化硅。研究人員表示，與使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)炭黑作為敏化劑的等效復(fù)合材料相比，這些復(fù)合材料在共振時能大大改善光熱轉(zhuǎn)換，并且可以使用低功率光源進(jìn)行燒結(jié)。值得一提的是，該種光敏劑還可以產(chǎn)生更多的顏色，當(dāng)與染料進(jìn)行混合時，可以產(chǎn)生顏色鮮艷的3D物體。

研究人員說，這種材料對于大規(guī)模生產(chǎn)來說具有明顯的成本效益，他們已經(jīng)提交了幾項(xiàng)與新技術(shù)相關(guān)的專利申請。

“我們的研究結(jié)果開辟了利用等離子體納米粒子生成彩色和功能性3D打印物體的新途徑。”研究人員解釋說。他們在題為“White and Brightly Colored 3D Printing Based on Resonant Photothermal Sensitizers”的論文中展示了他們的研究成果。