Recentment, el Centre de Recerca de Materials Òptics Infrarojos de l'Institut de Maquinària Òptica de Xangai (SIOM), l'Acadèmia Xinesa de Ciències (CAS), ha avançat en la investigació de la impressió 3D de ceràmica transparent per a il·luminació làser: el treball ha realitzat la impressió 3D de ceràmica transparent per a il·luminació làser mitjançant la impressió de processament de llum digital (DLP), que trenca amb les limitacions del procés tradicional d'emmotllament de ceràmica. Els resultats es van publicar a la revista "Ceramics International" (Ceramics International).
La il·luminació LED té els avantatges d'estalvi d'energia, baixa contaminació, alta eficiència i llarga vida, però l'eficiència baixarà després de superar un cert corrent. Els sistemes d'il·luminació làser són capaços d'aconseguir altes eficiències de sortida (100-1000 vegades la dels LED) a densitats de potència més altes, la qual cosa permet que els sistemes d'il·luminació impulsats per làser proporcionin avantatges per a la il·luminació d'estat sòlid futura, com ara una gran brillantor, una mida compacta i il·luminació direccional. Tanmateix, els dispositius d'il·luminació d'estat sòlid impulsats per làser per a l'estructura òptica d'aquest sistema són molt complexos i la impressió 3D es converteix en una solució potent.
(a) Esquema de blancs de ceràmica transparents impresos en 3D DLP; fotografies dels espais en blanc de ceràmica LuAG:Ce impresos: (b) bresca, (c) superfície mínima, (d) superhemisferi i (e) superhemisferi de diferents mides. (f) Esquema del procés de sinterització de LTC imprès en 3D; g) dispositiu d'il·luminació làser; (h) LTC polit imprès en 3D col·locat a les lletres "SIOM" a la llum del dia; (i) espectres de transmissió de la llum; i (j) LTC imprès en 3D superhemisfèric sinteritzat encapsulat en un xip d'il·luminació LD.
DLP és una tecnologia de fabricació additiva de fotopolimerització que utilitza un projector digital per curar la tinta capa per capa per crear objectes amb formes complexes. Pot curar una capa sencera al mateix temps, permetent així una producció ràpida. També admet la impressió d'alta resolució, permetent la creació d'objectes complexos i detallats.
La impressió 3D de ceràmica transparent per a SSL impulsada per làser no s'ha explorat anteriorment. En aquest estudi, els investigadors de l'Institut d'Òptica i Mecànica de Xangai (SIOM) van desenvolupar tintes ceràmiques fotopolimeritzables per a DLP per a la fabricació de components ceràmics transparents que emeten llum i luteci-alumini activat per ceri il·luminats per làser (LuAG: Ce). amb alta resolució d'impressió. La tinta per a la impressió DLP té un contingut sòlid de fins a un 50% vol i excel·lents propietats d'aprimament de cisalla. L'estudi va introduir tints luminiscents a les tintes DLP per reduir l'efecte d'amplada de curat excessiu causat per la dispersió de la llum UV per les pols ceràmiques. A més, els investigadors van millorar encara més la resistència dels blancs en brut afegint un pas de presinterització després del procés de desgreixatge, un mètode de sinterització assistit en dos passos: els components ceràmics impresos en 3D sinteritzats fins a una densitat relativa acabada del 96,4% i van mostrar excel·lents. transmissió de llum (~40%).
L'experiment final mostra que l'aplicació de la tecnologia d'impressió 3D de LuAG:Ce LTC amb disseny de geometria lliure i un llindar de fluència làser elevat proporciona una solució més eficient i fiable per a la il·luminació impulsada per làser d'alta potència.
