71.5 Sisteme experimentale

Există numeroase proiecte de cercetare care investighează fabricarea aditivă la scară micron. Multe se bazează pe sistemele de micro-stereolitografia descrise mai sus. Lucrările pot implica noi formulări de rășină, dispozitive de poziționare mai precise, sisteme de expunere cu rezoluție mai mare sau un control mai bun al mediului. Îmbunătățirile sunt în primul rând progresive și cea mai mare parte a lucrării poate fi căutată cu ușurință.
There are numerous research projects investigating micron-scale Additive Manufacturing. Many are based on the micro-stereolithography systems described above. Work may involve new resin formulations, more precise positioning devices, higher resolution exposure systems, or better environmental control. Improvements are primarily incremental and most of the work can be easily searched.

Cercetarea altor tehnologii poate să nu fie atât de ușor de găsit. De exemplu, încercările de a fabrica tehnologia de modelare a depunerilor fuzionate la scară de microni pot fi trecute cu vederea. O cerință pentru micro FDM ar fi reducerea dimensiunilor filamentului de extrudare, ceea ce ar face grosimile straturilor mai mici și ar permite definirea în strat a unor părți mai detaliate. Pe măsură ce duza de extrudare devine mai îngustă, raportul suprafață exterioară la volum scade. Aceasta înseamnă că forțele tăietoare observate la pereții duzei încep să domine fluxul de material. Presiunea necesară pentru a împinge materialul dintr-o duză devine exponențial mai dificilă pe măsură ce diametrul scade. Dacă forțele de forfecare variază în diferite părți ale cilindrului din cauza lustruirii neuniforme sau a zgârieturilor din interior, direcția de curgere poate fi, de asemenea, afectată și materialul poate să nu iasă drept din butoi. Deoarece distanța dintre duză și platformă sau partea de pe platformă este foarte mică, este posibil să nu aibă un impact mare, dar toate inconsecvențele din proces pot duce la inexactități. La majoritatea sistemelor FDM, materialul este încălzit într-o cameră și se răcește în timpul deplasării în jos pe duză. O tehnică care ar putea fi adoptată este menținerea temperaturii în timpul acestei călătorii pentru a asigura un debit constant. Un nou design propus pentru un sistem FDM de 50 μm cu duză încălzită, inclusiv un studiu bun despre modul de modelare a fluxului de material topit în întregul sistem, poate fi găsit în (Monzon et al. 2013).
Research into other technologies may not be so easy to find however. For example, attempts to fabricate micron-scale Fused Deposition Modeling technology may be overlooked. A requirement for micro FDM would be to reduce the extrusion filament dimensions, which would make layer thicknesses smaller as well as allowing finer-detailed parts to be defined in-layer. As the extrusion nozzle becomes narrower, so the outer surface to volume ratio decreases. This means that the shear forces observed at the walls of the nozzle start to dominate the material outflow. Pressure required to push material out of a nozzle becomes exponentially more difficult as the diameter decreases. If the shear forces vary in different parts of the barrel due to uneven polishing or scratching of the inside, the flow direction can also be affected and the material may not come out of the barrel straight. Since the distance between the nozzle and the platform or part on the platform is very small, this may not have a large impact, but all inconsistencies in the process can lead to inaccuracies. With most FDM systems, the material is heated in a chamber and cools during travel down the nozzle. One technique that could be adopted is to maintain the temperature during this travel to provide consistent flow. A proposed new design for a 50 μm FDM system with heated nozzle including a good study on how to model the molten material flow throughout the system can be found in (Monzo´n et al. 2013).

După cum sa menționat anterior, au existat o serie de dezvoltări în tehnologia stereolitografiei care se îndepărtează de abordarea convențională utilizată în sistemele mai mari. Abordarea cu 2 fotoni face posibil ca rășina să se întărească într-o regiune de tăiere foarte ascuțită, făcând-o astfel potrivită pentru structuri la scară micro și chiar nanometrică. Moleculele de fotopolimer absorb doi fotoni în loc de doar unul în SL convențional și astfel sunt excitate la o stare superioară. Un sistem experimental cu 2 fotoni a fost dezvoltat de Lim et al. (Lim et al. 2005) care demonstrează în mod eficient fezabilitatea acestei abordări, dar este clar că mai este mult de făcut pentru a face din aceasta o tehnologie cu adevărat viabilă, inclusiv dezvoltarea unor sisteme polimerice adecvate (Schafer et al. 2004).
As mentioned previously there have been a number of developments in stereolithography technology that are moving away from the conventional approach used in larger systems. The 2-photon approach makes it possible for the resin to cure within a very sharp cutoff region, thus making it suitable for micro and even nanoscale structures. The photopolymer molecules absorb two photons instead of just one in conventional SL and so are excited to a higher state. An experimental 2-photon system was developed by Lim et al. (Lim et al. 2005) that effectively demonstrates the feasibility of this approach, but it is clear that there is still much work to be done to make it a truly viable technology, including the development of appropriate polymer systems (Schafer et al. 2004).

O altă abordare care poate fi aplicată tehnologiei fotopolimerului la scară micron este utilizarea a două surse de energie, și anume, ultravioleta combinată cu radiația infraroșie sub formă de litografie stereo-termică (Bartolo și Mitchell 2003). Fotopolimerul trebuie formulat cu inițiatori foto și termici. Acest lucru face ca întărirea să fie mai localizată și mai eficientă, ceea ce va face piesele mai precise. Procesul de întărire poate fi foarte complex și implică mai multe etape. Deși acest lucru este oarecum implicat, un avantaj este că pot fi posibile mai multe piese de material.

Another approach that can be applied to micron-scale photopolymer technology is the use of two energy sources, namely, ultraviolet combined with infrared radiation in the form of stereo-thermal lithography (Bartolo and Mitchell 2003). The photopolymer requires to be formulated with both photo and thermal initiators. This makes the curing more localized and efficient, which turn will make the parts more accurate. The curing process can be very complex and involve a number of stages. While this is somewhat involved, an advantage is that multiple material parts can be possible.