Светом по вокселам: новая технология быстрой и высокоточной 3D-печати

Светом по вокселам: новая технология быстрой и высокоточной 3D-печати

Совсем ещё недавно сама по себе идея 3D-печати казалась фантастической. Когда первые 3D-принтеры начали печатать первые трёхмерные фигурки, их фотоснимки репостили по всему интернету как диковинку. Однако, едва появившись, новая технология начала стремительно развиваться, и за считанные месяцы сообщения о бессмысленных корявых статуэтках сменились новостями об отпечатанных на 3D-принтерах домах, корпусах самолётов, пистолетах, стейках, деталях промышленных роботов и искусственных органах и тканях для трансплантации. Постепенно новости об аддитивных технологиях перестали быть хайповыми, трёхмерной печатью почти чего угодно уже никого не удивишь, но это не значит, что отрасль перестала развиваться и что в ней не появляется новых удивительных методов и техник.

Какими мы привыкли видеть 3D-принтеры? Самые простое образы — направление и напыление: движущееся в трёх координатах сопло, выкладывающее в соответствии с параметрами заданной модели расплавленный из проволоки пластик или напыляющее металлический порошок, который затем спекается. Другой вариант — когда сопло неподвижно, а движется сама создаваемая форма под ним. Особенной разницы нет. Но есть и более интересные варианты. В частности — принтеры для трёхмерной фотополимерной печати. В них, если упростить, происходит своего рода вытягивание создаваемой твёрдой фигуры из чана с жидкой смолой путём послойного отверждения последней по заданным паттернам с помощью света. Чаще всего — света, исходящего из твердотельного лазера в виде направленного компактного луча. Есть ещё варианты, когда слой отверждается не поточечно лучом, а сразу целиком — проектором. Это всё уже не фантастика, но радует: буквально вчера никаких 3D-принтеров вообще не было, а теперь такое полезное разнообразие.

А недавно исследователи из Корнельского университета разработали новый способ световой 3D-печати — без вытягивания из объёма жидкой смолы, а с повоксельным (вокселы — 3D-пиксели) отверждением прямо в объёме. Доступные размеры получающейся фигурки пока небольшие — несколько сантиметров. Зато работает всё очень быстро и точно. Разрешение, доступное новой установке, — 25 микрометров, а скорость отверждения смолы — 55 кубических миллиметров в секунду. Для сегодняшнего уровня развития аддитивных технологий это быстро.

Новый метод авторы назвали ксолография, xolography, от holography и x. Потому что x — это крестик. Имеется в виду, что для отверждения смолы перекрещиваются два световых луча. Правда, в данном случае их пересечение не похоже на крестик. Основная фича нового метода в замене движущейся твёрдой платформы, на которой послойно отверждается смола, движущимся «листом света» — плоскостью света, длина волны которого подобрана так, чтобы активировать в смоле слой молекул, который нужно отверждать. Другой луч, уже узкий, точечный, рисует на этом «листе света» нужную фигуру, его длина волны подобрана так, чтобы активированные молекулы запускали процесс полимеризации. При этом, проходя через толщу неактивированной смолы, второй луч никак на неё не влияет, затвердевают только активированные вокселы на пересечении «светового листа» и «рисующего луча».

Печать новым способом происходит не только быстрее, но и точнее, чем с твёрдой платформой. Потому что когда в толще смолы двигается твёрдая платформа, она создаёт пусть и слабые, но возмущения в жидкости. Это как круги на воде. «Световой лист», перемещаясь, никак не колышет смолу.

Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы быть в курсе важных новостей медицины

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>