Nedavno je Istraživački centar za infracrvene optičke materijale Šangajskog instituta za optičke strojeve (SIOM) Kineske akademije znanosti (CAS) napredovao u istraživanju 3D ispisa prozirne keramike za lasersko osvjetljenje - rad je ostvario 3D ispis prozirna keramika za lasersko osvjetljenje putem Digital Light Processing Printing (DLP), koja probija ograničenja tradicionalnog procesa oblikovanja keramike. Rezultati su objavljeni u časopisu "Keramika Internacional" (Ceramics International).
LED rasvjeta ima prednosti uštede energije, niskog zagađenja, visoke učinkovitosti i dugog vijeka trajanja, ali će učinkovitost pasti nakon prekoračenja određene struje. Sustavi laserske rasvjete mogu postići visoku izlaznu učinkovitost (100-1000 puta veću od LED dioda) pri većim gustoćama snage, omogućujući sustavima rasvjete pokretanim laserom da pruže prednosti za buduću rasvjetu u čvrstom stanju, kao što su visoka svjetlina, kompaktna veličina i usmjereno osvjetljenje. Međutim, laserski pogonjeni poluprovodnički rasvjetni uređaji za optičku strukturu ovog sustava vrlo su složeni, a 3D ispis postaje moćno rješenje.
(a) Shema DLP 3D tiskanih prozirnih keramičkih praznina; fotografije otisnutih LuAG:Ce keramičkih praznina: (b) saće, (c) minimalna površina, (d) superhemisfera i (e) superhemisfera različitih veličina. (f) Shema procesa sinteriranja 3D tiskanog LTC-a; (g) laserski uređaj za osvjetljavanje; (h) polirani 3D ispisani LTC postavljen na slova "SIOM" na dnevnom svjetlu; (i) spektri propusnosti svjetlosti; i (j) sinterirani superhemisferični 3D tiskani LTC inkapsuliran u LD rasvjetni čip.
DLP je aditivna proizvodna tehnologija fotopolimerizacije koja koristi digitalni projektor za stvrdnjavanje tinte sloj po sloj za stvaranje objekata složenih oblika. Može stvrdnuti cijeli sloj u isto vrijeme, čime se omogućuje brza proizvodnja. Također podržava ispis visoke razlučivosti, omogućujući stvaranje složenih i detaljnih objekata.
3D ispis prozirne keramike za laserski vođen SSL nije dosad bio istražen. U ovoj su studiji istraživači na Šangajskom institutu za optiku i mehaniku (SIOM) razvili svjetlosno polimerizirajuće keramičke tinte za DLP za izradu laserski osvijetljenih cerijem aktiviranih lutecij-aluminijskih granata (LuAG:Ce) prozirnih keramičkih komponenti koje emitiraju svjetlost s visokom rezolucijom ispisa. Tinta za DLP ispis ima udio krutine do 50 vol% i izvrsna svojstva razrjeđivanja smicanjem. Studija je uvela luminescentne boje u DLP tinte kako bi se smanjio učinak širine prekomjernog stvrdnjavanja uzrokovan raspršivanjem UV svjetla na keramičkim prahovima. Osim toga, istraživači su dodatno poboljšali čvrstoću sirovih uzoraka dodavanjem koraka prethodnog sinteriranja nakon procesa odmašćivanja, potpomognute metode sinteriranja u dva koraka - 3D tiskane keramičke komponente sinterirane su do gotove relativne gustoće od 96,4% i pokazale su izvrsne rezultate propusnost svjetlosti (~40%).
Konačni eksperiment pokazuje da primjena tehnologije 3D ispisa LuAG:Ce LTCs s dizajnom slobodne geometrije i visokim pragom fluencije lasera pruža učinkovitije i pouzdanije rješenje za rasvjetu velike snage pokretanu laserom.
