Пробив: Създаден е холографски 3D принтер, който печата цели модели за по-малко от секунда

Отпечатването на модели на 3D принтери може да отнеме часове или дори дни в зависимост от задачата. Това затруднява адаптирането на методите за адитивен печат в масовото производство.

Китайски учени сигнализираха за пробив в тази област, като показаха способността да отпечатат цял модел само за 0,6 секунди. От новия 3D принтер излитат всякакви части като от високоскоростен конвейер, което звучи като чудо.

Разработката е дело на екип учени от университета Цинхуа, и информация за нея е публикувана в престижното списание Nature. За разлика от традиционните методи за адитивен печат, при които моделът се оформя слой по слой и бавно, новата технология DISH (Digital Incoherent Synthesis of Holographic light fields), което на български се превежда като „цифров некохерентен синтез на холографски светлинни полета“ позволява създаването на сложни структури с милиметрови размери за 0,6 секунди.

Като цяло технологията DISH елиминира механичните движения на платформата на принтера, системата на дюзите или съда със смола, като ги заменя с контролирана светлина, която незабавно оформя целия обем на модела. Освен това разработката преодолява класическия компромис между скоростта на печат и високата детайлност, като открива пътя най-малкото към свръхбързото производство на модели с микро и милиметрови размери. Това ще помогне например при производството на MEMS устройства, специални камери за смартфони и компоненти за фотониката.

Принципът на работа на DISH се основава на синтеза на холографски светлинни полета: системата прожектира оптимизирани цифрови холограми от различни посоки в обема на фотополимерната смола с помощта на високоскоростен въртящ се модул.

Компютърно оптимизираните холограми осигуряват точна триизмерна картина на интензивността на светлината в обема на смолата, при което материалът се втвърдява само на правилните места. Този подход дава възможност да се работи със смоли с различен вискозитет и да се постигне равномерно втвърдяване в цялата дълбочина, без да се ограничава дълбочината на полето за прожекционната система. В резултат на това целият процес е почти мигновен, без сканиране слой по слой или изчакване между експозициите.

Спецификациите са впечатляващи: разделителната способност е 19 µm в цялата дълбочина на модела до 1 cm, а отделните детайли достигат разделителна способност от 12 µm (около 1/5 от дебелината на човешки косъм). Скоростта на печат достига до 333 квадратни милиметра в секунда. При експерименти успешно са отпечатани сложни модели с милиметрови размери, включително микроструктури с висока точност. Технологията поддържа и непрекъснато подаване на течен материал, което ще позволи преминаването към масово производство на различни 3D структури.

Технологията DISH има потенциала да промени радикално няколко индустрии: биомедицината – бързото създаване на модели на тъкани и съдове за тестване на лекарства; роботиката – производството на микророботи и гъвкава електроника; и промишлеността – производството на компоненти за фотоника, MEMS и модули за камери на смартфони. Преходът от механично печатане слой по слой към обемен синтез на базата на светлина буквално създава нова парадигма в 3D принтирането, при която светлината се превръща в основен инструмент за изработване на модели, обещавайки значителен скок в скоростта, точността и мащабируемостта.