През последните години 3D печатът се развива с бързи темпове. Въпреки това, технологията е затънала в разочароващо съперничество. Ако искате нещо прецизно, трябва да чакате с часове. Ако искате нещо бързо, жертвате детайлите.

Но тези предизвикателства са решени от изследователски екип в университета Цинхуа, Китай.

За разлика от печатането точка по точка или слой по слой, новата техника използва високоизмерни холографски светлинни полета, за да създаде 3D твърда структура почти мигновено. Интересното е, че тя може да отпечатва сложни обекти с размер от милиметри само за 0,6 секунди. Освен това 3D печатът запазва голяма детайлност, с размери на елементите до 12 микрометра. Технологията предлага трансформиращо решение за области като биомедицината и нанотехнологията, като преодолява компромиса между скорост и прецизност.

Това може да проправи пътя за усъвършенствани приложения в областта на гъвкавата електроника, микророботиката и създаването на високодетайлни модели на биологични тъкани.

„Постигнахме масово производство на сложни и разнообразни 3D структури в рамките на материали с ниска вискозитет, демонстрирайки потенциала им за широки приложения в различни области“, пишат изследователите в научната статия.

Изследователски екип представи цифровата некохерентна синтеза на холографски светлинни полета (DISH), която представлява напредък в областта на обемното адитивно производство (VAM).

Обикновените 3D принтери работят като търпеливи каменоделци, полагайки по един тънък слой пластмаса наведнъж. Това е бавен, механичен процес. DISH обаче функционира по-скоро като високотехнологичен проектор. Той манипулира „холографски светлинни полета“, за да извайва едновременно цял триизмерен обект в контейнер с смола. Няма движещи се рамена, няма щракващи дюзи и не се чака слоевете да изсъхнат.

Методът DISH усъвършенства обемното 3D печатане, като използва високоскоростен въртящ се перископ за прожектиране на светлина от различни ъгли, което елиминира необходимостта от физическо въртене на контейнера със смола.

Тя използва итеративна оптимизация на холограмите. Системата поддържа резолюция от 19 μm в диапазон от 1 cm — което далеч надхвърля типичните граници на дълбочината на полето на стандартните лещи. Това позволява на технологията да извайва цели обекти с размер от милиметри с изключителна прецизност за част от секундата, независимо дали материалът е неподвижен или се движи през канал с течност.

„Итеративната оптимизация на холограмите за различни ъгли в DISH поддържа резолюция на печат от 19 μm в диапазон от 1 cm, което е далеч над дълбочината на полето на обектива и позволява 3D печат с висока резолюция на място на обекти с размер от порядъка на милиметри само за 0,6 секунди“, се отбелязва в проучването.

Екипът успешно тества акрилатни материали с широк диапазон на вискозитет.

Според докладите, системата постига скорост на печат от 333 кубични милиметра в секунда, като поддържа резолюция от 12 микрометра — приблизително една пета от дебелината на човешки косъм.

Това постижение може да даде тласък на сектора на високите технологии, като позволи масовото производство на сложни хардуерни компоненти, като модули за камери на смартфони и фотонни компютърни компоненти. В областта на медицината то позволява бързото създаване на модели на биологични тъкани с висока разделителна способност, а в роботиката улеснява разработването на микророботи и гъвкава електроника с комплексни, извити геометрии.

Снимка: Pexels/Nature Journal

Виж още: Сгъваемият iPhone ще даде тласък на пазара на сгъващи се като книга устройства