基于二元光抑制的层析体积3D打印中的横向对比度增强
光学
2025-03-04 v3 适应与自组织系统
应用物理
摘要
层析体积3D打印（TVP）利用聚合物前驱体的非线性光响应来并行固化三维（3D）物体中的所有点。TVP中的一个关键挑战是在横向平面上建立物体内点与物体外点之间的剂量对比度，这依赖于来自不同投影角度的协调照明。该挑战主要通过投影优化来解决。在此我们表明，设计材料对光激发的响应可以是应对此挑战的更有效方式。通过引入一种对外部紫外（UV）刺激响应的次级光抑制物质，我们创建了一种二元光抑制（BPI）系统，极大增强了横向平面上可实现的剂量对比度。我们首先从理论上表明，将剂量相减与足够的投影角度相结合可以保证任意灰度设计的精确数学重建。然后我们提出BPI的理论框架，其中具有可切换稳定性的单一稳态可用于实现剂量相减。我们使用氧-洛菲自由基对作为近似，展示增强剂量对比度所带来的打印质量提升。原位阴影成像显示，BPI改善了具有各种几何特征的横向图案化，在54 um或更短距离内产生可区分的折射率变化。我们展示了实物打印中表面特征和内部中空性的定性改善。定量分析了UV光对5个工件在垂直和横向平面上正特征和负特征形成的影响。我们得出结论：引入带UV辐照的BPI赋予我们对横向平面上负特征形成的直接控制。
引用
@article{arxiv.2303.13941,
title = {Lateral Contrast Enhancement in Tomographic Volumetric 3D-Printing via Binary Photoinhibition},
author = {Bin Wang and Weichao Sun Hossein Safari and S. Kaveh Hedayati and Jadze P. C. Narag and Thor D. V. Christiansen and Adrian A. Schiefler and Henning O. Sørensen and Jeppe R. Frisvad and Kristoffer Almdal and Aminul Islam and Yi Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.13941},
year = {2025}
}