3D 프린팅 기술이 마이크로 흐름 제어 칩 제조에서 빠른 원형 제조와 복잡한 구조 성형 등의 우세를 보여줌에 따라 생물의학, 화학 분석 등 분야에 새로운 발전 동력을 주입하였다그러나 광경화 인쇄 공정으로 인해 발생하는 높은 제조 비용과 수지 재료의 심각한 낭비 문제는 과학 연구와 산업 분야에서 이 기술의 규모화 응용과 보급을 제약하는 관건적인 병목이 되고 있다.데이터에 따르면 단일 인쇄 작업이 완료되면 잔류 수지의 비율이 약 90% 에 달할 수 있습니다.이런 잔류물내에 함유된 메틸아크릴산에스테르류 단일체는 후속처리절차가 복잡하고 처리원가가 만만치 않을뿐만아니라 환경위험 등 문제도 잠재해있을수 있다.최근이탈리아카타니아 대학의연구팀통과시스템실험 증명,재생 처리된 광경화 수지는 세 번 이상 재사용할 수 있으며 제작된 미세 흐름 제어 부품의 광학 성능은 거의 감쇠되지 않았다.이 획기적인 발견은 3D 프린팅 산업이 지속 가능한 개발 목표를 달성하는 데 핵심 기술 지원을 제공합니다.이 연구는Micro-optofluidic Devices via Projection Micro-Stereolithography: Impact of Resin Reuse on Optical Sensing Performance (투영 마이크로 스테레오리토그래피를 통한 마이크로 광유체 장치: 광학적 감지 성능에 대한 수지 재사용의 영향)”제목, 국제 저널에 발표International Journal of Advanced Manufacturing Technology에 대한 리뷰 보기》위.연구진은 완전한 일련의수지 재생 기술，수지회수, 초급여과(100~200μm 금속망체), 2급여과(0.45-1μm PTFE막 진공여과), 균일혼합(3000rpm/5min) 및 피광저장 등 5가지 관건적인 절차를 포함한다.이 프로세스는 잔류 수지의 불순물과 일부 경화 입자를 효과적으로 제거하여 재생 수지의 화학적 안정성을 보장합니다.그림 1. 가스 세그먼트 플러그 감지용 Micro‐optofluidic(MoF）설비 작동 원리.
실험은 새로운 수지, 1차 재생 수지, 2차 재생 수지 등 세 가지 수지 로트를 채택하여 각각 세 개의 같은 T형 커넥터 마이크로 흐름 제어 부품을 제조하는 데 사용한다.이러한 미세 흐름 제어 장치는 흡수식 광학 검사를 위해 설계되었습니다.연구진은 모방 정밀면 투영 미세 입체 광각(P μSL) 기술(nanoArch)을 적용했다.®S140，정밀도: 10μm) 올인원 플롯, 추가 조립 필요 없음.
그림 2. P µSL 기술을 통해 제작된 3D 프린팅 유기농 프레임워크(MoF) 부품(각각 Dev-1, Dev-2 및 Dev-3로 표시됨).
푸리엽 변환 적외선 감쇠 전반사 스펙트럼(FTIR-ATR) 분석을 통해 연구진은 재생수지의 화학구조에 미세한 변화만 일어나는 것을 발견했다.1635cm ⁻¹ 지점(C=C 신축진동)과 810cm ⁻¹ 지점(C-H 면외 굴곡진동)에서 흡수봉 강도가 약간 낮아져 메틸아크릴산 에스테르 단일 함량이 약간 감소했음을 나타낸다.이런 변화는 주로 인쇄과정에서의 암경화현상과 미량광산란으로 인한 예비중합에서 비롯되며 수지의 전반 화학구조는 여전히 안정을 유지하고있다.그림 3. 차수별 수지의 네 가지 다른 사분면 Qki에서 1800-650cm ⁻¹ 범위를 따라 수집한 FTIR 스펙트럼 비교: 신선한 광경화 수지 (Dev-1, 파란색 곡선);1회 재활용 수지 (Dev-2, 연한 파란색 곡선);2차 재활용 수지 (Dev-3, 노란색 곡선).1과 2로 표시된 봉우리는 각각 1635cm ⁻¹와 810cm ⁻¹이다.광학 성능은 마이크로 흐름 제어 부품의 핵심 지표이다.연구진은 분광광도계를 통해 589nm 파장(나트륨 D선)에서 부품의 투과율을 측정하고 전용 회귀모델을 이용해 굴절률을 계산했다.실험은 각 부품의 네 개의 다른 영역에서 다섯 번의 반복 측정을 진행하여 데이터의 신뢰성을 확보한다.그림 4. 각 고려 k-th 마이크로 광 흐름 제어 부품 (k=1,2,3)에 대해 연구 사분면 Qki (i=1,..., 4)의 공간 배치.그 결과 세 가지 수지로 만든 부품의 굴절률은 각각 1.7044(신규수지), 1.7043(1차 재생), 1.7042(2차 재생)로 0.012%의 차이를 보였다.이중 요인 방차 분석에 따르면 수지 재사용 횟수와 측정 영역은 굴절률에 뚜렷한 영향을 미치지 않는다(p값>0.05).그림 5. 3D 프린팅 수지의 예상 굴절률 값 (Â) 의 흐름도를 가져옵니다.그림 6. 네 개의 서로 다른 사분면 Qki에서 얻은 투사 스펙트럼 비교 (n=1): 신선한 광경화 수지 (Dev-1, 파란색 곡선);1회 재활용 수지 (Dev-2, 연한 파란색 곡선);2차 재활용 수지 (Dev-3, 노란색 곡선).기능 검증 단계에서 연구자원가스-수탄상류 검사 플랫폼을 구축하여 실험설계(DoE) 방법을 통해 부품 성능을 체계적으로 평가한다.실험은 레이저 출력(1mW와 5mW), 유속(0.1-0.3mL/min), 수지 유형의 세 가지 요소가 광학 검사 능력에 미치는 영향을 고찰했다.그 결과 모든 부품이 탄상류의 기상과 액상을 선명하게 구분하고 신호파형이 안정된 방보트징후를 유지하는 것으로 나타났다.통계분석확인에 따르면 부동한 수지로트부품의 검측성능에는 뚜렷한 차이가 없으며 재생수지가 미류제어부품의 기능수요에 도달하였음을 증명한다.그림 7. 연구한 응답량의 3차원 효과도, 기둥 모양의 높이는 각 연구 장면에서 응답량의 평균을 나타내고 원형 표지는 단독으로 수집한 관측 값을 나타낸다.총결: 이 연구는 광경화수지의 회수재활용이 미광류제어부품제조에서의 타당성을 증명하였다.엄격한 실험 설계와 시스템의 성능 평가를 통해 연구자들은두 번의 재활용에도 불구하고 수지의 광학 성능은 안정적입니다., 부품의 광학 검사 능력은 영향을 받지 않는다.이 성과는 3D 프린팅 산업에 지속 가능한 솔루션을 제공 할 뿐만 아니라 생물 의학 연구 및 임상 진단에서 미세 흐름 제어 기술의광범위한 응용도로를 평평하게 닦았다.성능을 보장하는 전제하에 원가와 환경영향을 낮추는 혁신실천은 록색제조와 정밀공정의 융합의 길을 해석하였다.
