Nedavno je Centar za istraživanje infracrvenih optičkih materijala Šangajskog instituta za optičke mašine (SIOM), Kineske akademije nauka (CAS), napravio napredak u istraživanju 3D štampanja prozirne keramike za lasersko osvetljenje - rad je realizovao 3D štampanje transparentna keramika za lasersko osvjetljenje putem digitalne obrade svjetla štampe (DLP), koja probija ograničenja tradicionalnog procesa oblikovanja keramike. Rezultati su objavljeni u časopisu "Ceramics International" (Ceramics International).
LED rasvjeta ima prednosti uštede energije, malog zagađenja, visoke efikasnosti i dugog vijeka trajanja, ali će efikasnost pasti nakon prekoračenja određene struje. Laserski sistemi rasvjete mogu postići visoku izlaznu efikasnost (100-1000 puta veću od LED dioda) pri većim gustinama snage, omogućavajući laserskim rasvjetnim sistemima da pruže prednosti za buduće poluprovodno osvjetljenje, kao što su visoka svjetlina, kompaktna veličina i usmereno osvetljenje. Međutim, laserski pokretani poluprovodnički rasvjetni uređaji za optičku strukturu ovog sistema su vrlo složeni, a 3D štampa postaje moćno rješenje.
(a) Šema DLP 3D štampanih prozirnih keramičkih praznina; fotografije štampanih LuAG:Ce keramičkih blankova: (b) saće, (c) minimalna površina, (d) superhemisfera i (e) superhemisfera različitih veličina. (f) Šema procesa sinterovanja 3D štampanog LTC-a; (g) uređaj za lasersko osvjetljenje; (h) polirani 3D štampani LTC postavljen na slova "SIOM" na dnevnom svjetlu; (i) spektri propusnosti svjetlosti; i (j) sinterovani super-hemisferični 3D štampani LTC inkapsulirani u LD rasvjetni čip.
DLP je aditivna proizvodna tehnologija fotopolimerizacije koja koristi digitalni projektor za stvrdnjavanje mastila sloj po sloj za stvaranje objekata složenih oblika. Može očvrsnuti cijeli sloj u isto vrijeme, što omogućava brzu proizvodnju. Takođe podržava štampanje visoke rezolucije, omogućavajući kreiranje složenih i detaljnih objekata.
3D štampanje prozirne keramike za laserski vođen SSL nije ranije istraženo. U ovoj studiji, istraživači sa Šangajskog instituta za optiku i mehaniku (SIOM) razvili su keramičke boje za DLP za proizvodnju laserski osvijetljenih cerijum-aluminijum-granata (LuAG:Ce) koje emituju svjetlost prozirnih keramičkih komponenti. sa visokom rezolucijom štampe. Tinta za DLP štampu ima čvrst sadržaj do 50 vol% i odlična svojstva razrjeđivanja smicanja. Studija je uvela luminiscentne boje u DLP mastila kako bi se smanjio efekat širine prekomjernog očvršćavanja uzrokovan rasipanjem UV svjetlosti keramičkim prahovima. Osim toga, istraživači su dodatno poboljšali čvrstoću sirovih zaliha dodavanjem koraka prethodnog sinteriranja nakon procesa odmašćivanja, potpomognute metode sinteriranja u dva koraka - 3D štampane keramičke komponente sinterovane su do gotove relativne gustoće od 96,4% i pokazale su odlične propusnost svetlosti (~40%).
Konačni eksperiment pokazuje da primjena LuAG:Ce LTCs 3D printing tehnologije sa slobodnim dizajnom geometrije i visokim pragom fluence lasera pruža efikasnije i pouzdanije rješenje za lasersko osvjetljenje velike snage.
