TPP,又称双光子聚合,是一种基于激光的 3D 打印工艺,其工作原理和SLA 3D打印类似,不过使用的是两束激光。SLA只需一束激光照射在光敏树脂上即可使树脂固化,而TPP则是两束激光交叉在一个点上时,树脂才能固化。其最大的用途就是可以实现纳米级的复杂结构。
看似只是多加了一束激光,但难度则是几何增长。在 SLA 3D 打印中,波长约为 350 至 400 nm 的紫外激光在 x 和 y 方向扫描,以硬化液态树脂中的点。在这里,树脂原子仅吸收来自激光的单个光子以启动硬化或固化过程。
相比之下,TPP 打印机通常使用波长约为 760 nm 的红外激光。由于这种波长差异,树脂原子需要吸收两个光子才能启动固化过程。这不像听起来那么简单。原子必须非常快速地连续吸收两个光子。出于这个原因,TPP 打印机使用飞秒激光器并以几百千万亿分之一秒的间隔脉冲激光束。
除了波长和脉冲之外,激光的光强度必须显着增加,以便可靠地启动固化过程。这是通过将激光聚焦到一个非常紧密的点来完成的,典型的直径大约为 340 纳米到 1600 纳米。
这一切听起来都增加了很多复杂性。但由于树脂仅在激光的精确焦点处固化,TPP 打印机可以选择性地沿 z 轴固化单个体素。这在 SLA 或DLP 3D 打印中是不可能的。必须如此强烈地聚焦激光束的副作用是由此产生的纳米分辨率。
作为比较,典型的 SLA 打印机的水平分辨率约为 25 µm,DLP 打印机约为50 µm,TPP 打印机约为 0.17µm。
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