在當(dāng)代前沿科研領(lǐng)域,從高精度傳感探測到微尺度流體操控,對器件性能的追求正不斷逼近傳統(tǒng)制造工藝的能力邊界。然而,常規(guī)加工技術(shù)在多尺度、異形復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的“一體化成型"方面,往往面臨周期冗長、工序復(fù)雜或精度不足的核心瓶頸。
摩方精密雙精度3D打印設(shè)備:microArch® D系列,以復(fù)合精度光固化技術(shù)為核心,為上述加工難點(diǎn)提供了創(chuàng)新性解決方案。 其中,D0210(精度:2&10 μm)適用于對細(xì)節(jié)要求高的應(yīng)用場景,D1025(精度:10&25 μm)則更適配毫米到厘米級(jí)的精密結(jié)構(gòu)成型。
案例①:柔性傳感的性能躍遷,始于模具
在一項(xiàng)發(fā)表于《ACS Sensors》的突破性工作中,哈爾濱工業(yè)大學(xué)姜力教授團(tuán)隊(duì)致力于解決柔性壓力傳感器的經(jīng)典矛盾:高靈敏度與寬范圍線性響應(yīng)難以兼顧。
傳統(tǒng)基于固體微結(jié)構(gòu)(如金字塔)的傳感器,在高壓下會(huì)因結(jié)構(gòu)硬化而迅速飽和。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“空心微結(jié)構(gòu)"與“梯度空心微結(jié)構(gòu)"設(shè)計(jì)??招慕Y(jié)構(gòu)大幅提升了介電層的可壓縮性;而梯度設(shè)計(jì)(大小金字塔交替排列)則能讓傳感器在低壓時(shí)由大結(jié)構(gòu)響應(yīng),高壓時(shí)小結(jié)構(gòu)接續(xù)工作,從而實(shí)現(xiàn)了從0到620 kPa的寬范圍內(nèi),同時(shí)保持626.9 kPa?1的高靈敏度和0.998的決定系數(shù)。
然而,如何制造出形狀規(guī)則、尺寸精準(zhǔn)且內(nèi)部空腔可控的“空心金字塔"模具是研究中的難點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)選用摩方精密雙精度3D打印設(shè)備:microArch® D0210,其中2μm精度用于制備具有凸起金字塔陣列的精密主模具,保證了每一個(gè)空心微結(jié)構(gòu)幾何形狀的一致性。隨后,通過翻模得到PDMS軟模具,再澆鑄水凝膠,最終成功獲得了具有空心腔室的介電層薄膜。

案例②:微流控芯片檢測性能跨級(jí)提升
在生物檢測與單細(xì)胞分析領(lǐng)域,微流控芯片是核心工具。然而,傳統(tǒng)二維平面流道中的樣本流,容易與通道底部發(fā)生非特異性吸附,導(dǎo)致信號(hào)背景噪音高、檢測靈敏度受限。
由曼徹斯特大學(xué)與墨爾本大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)提出的解決方案,是設(shè)計(jì)一種集成噴嘴結(jié)構(gòu)的3D打印微流控芯片,通過兩級(jí)鞘流實(shí)現(xiàn)可調(diào)的三維流體動(dòng)力學(xué)聚焦。該創(chuàng)新微流控芯片的核心在于其獨(dú)特的噴嘴結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)能夠?qū)颖玖髦鲃?dòng)抬升至微通道底部上方,有效避免了顆粒與通道壁面的非特異性相互作用。通過結(jié)合自上而下的鞘流約束和下游收縮段的聚焦效應(yīng),該研究實(shí)現(xiàn)了顆粒在通過傳感區(qū)域時(shí)的三維精確定位。
而實(shí)現(xiàn)這一復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵制造技術(shù),正是摩方精密的面投影微立體光刻(PμSL)技術(shù)和復(fù)合精度光固化3D打印技術(shù)。研究團(tuán)隊(duì)采用摩方精密microArch® D1025(精度:10&25 μm)3D打印系統(tǒng),以HTL樹脂為材料,一次性成功成型了包含120 μm半徑噴嘴、800 μm寬主通道以及100 μm寬收縮段的多尺度集成微流控芯片。

雙精度價(jià)值,賦能科研創(chuàng)新的全周期
以上科研案例,均使用到摩方精密雙精度3D打印系統(tǒng),不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)自由度的提升,也大幅縮短了從概念到原型的制作周期,為最終器件性能測試提供了可靠性保障。
D0210和D1025也是摩方精密面向科研與工業(yè)應(yīng)用的代表性設(shè)備,專注于實(shí)現(xiàn)“高精度+高效率+跨尺寸"的復(fù)合性能。不管是在微流控芯片、傳感器微結(jié)構(gòu)等高精密器件制造中,都可以被精準(zhǔn)、高效復(fù)刻。使得“設(shè)計(jì)?制造?測試"的迭代流程高效,大幅提升創(chuàng)新探索的速度與深度。
從微流控、柔性電子,到生物醫(yī)療、精密光學(xué),各領(lǐng)域?qū)?fù)雜三維微結(jié)構(gòu)的需求正持續(xù)增長。摩方精密雙精度3D打印microArch® D系列設(shè)備,以極限精度、靈活制造、廣泛材料適配的綜合能力,持續(xù)支撐全球科研創(chuàng)新將前瞻構(gòu)想高效轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)成果,成為推動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵工具。

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