Это может открыть путь для передовых применений в гибкой электронике, микроробототехнике и создании высокодетализированных моделей биологических тканей.
В последние годы 3D-печать стремительно развивается. Однако технология оказалась втянута в досадную борьбу. Если вам нужно было что-то точное, приходилось ждать несколько часов. Если же вам нужно было что-то быстрое, приходилось жертвовать детализацией.
Однако эти проблемы были решены исследовательской группой из университета Цинхуа в Китае.
В отличие от точечной или послойной печати, новая технология использует высокоразмерные голографические световые поля для практически мгновенного создания трехмерной твердой структуры.
Интересно, что с помощью этой технологии можно печатать сложные объекты миллиметрового масштаба всего за 0,6 секунды. Более того, 3D-печать сохраняет высокую детализацию, позволяя получать элементы размером до 12 микрометров.
Данная технология предлагает революционное решение для таких областей, как биомедицина и нанотехнологии, преодолевая компромисс между скоростью и точностью.
Это может открыть путь для передовых применений в гибкой электронике, микроробототехнике и создании высокодетализированных моделей биологических тканей.
«Нам удалось наладить массовое производство сложных и разнообразных трехмерных структур из низковязких материалов, продемонстрировав их потенциал для широкого применения в различных областях», — написали исследователи в своей статье.
Сверхбыстрая 3D-печать
Исследовательская группа представила технологию цифрового некогерентного синтеза голографических световых полей (DISH), являющуюся достижением в области объемного аддитивного производства (VAM).
Обычные 3D-принтеры работают подобно терпеливому каменщику, нанося по одному тонкому слою пластика за раз. Это медленный, механический процесс.
Однако DISH работает скорее как высокотехнологичный проектор. Он манипулирует «голографическими световыми полями», чтобы одновременно создавать цельный трехмерный объект внутри контейнера из смолы. Нет движущихся рычагов, нет щелкающих сопел и нет необходимости ждать высыхания слоев.
Метод DISH совершенствует объемную 3D-печать, используя высокоскоростной вращающийся перископ для проецирования света под разными углами, что устраняет необходимость физического вращения контейнера с полимерной смолой.
В системе используется итеративная оптимизация голограмм. Она обеспечивает четкое разрешение 19 мкм в диапазоне 1 см, что значительно превосходит типичные пределы глубины резкости стандартных линз.
Это позволяет технологии создавать целые объекты миллиметрового масштаба с исключительной точностью за доли секунды, независимо от того, находится ли материал в неподвижном состоянии или движется в жидкостном канале.
«Итеративная оптимизация голограмм для разных углов в DISH поддерживает разрешение печати 19 мкм в диапазоне 1 см, что значительно превышает глубину резкости объектива и позволяет осуществлять высокоразрешающую 3D-печать объектов миллиметрового масштаба непосредственно на месте всего за 0,6 с», — отмечается в исследовании.
Полезно для различных секторов
Команда успешно провела испытания с использованием акрилатсодержащих материалов в широком диапазоне вязкостей.
По имеющимся данным, система обеспечивает скорость печати 333 кубических миллиметра в секунду, сохраняя при этом разрешение в 12 микрометров — примерно одну пятую толщины человеческого волоса.
Это достижение может дать толчок развитию высокотехнологичного сектора, обеспечив массовое производство сложных аппаратных компонентов, таких как модули камер смартфонов и фотонные вычислительные компоненты.
В медицинской сфере это позволяет быстро создавать высокоточные модели биологических тканей, а в робототехнике облегчает разработку микророботов и гибкой электроники со сложной, изогнутой геометрией.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature 12 февраля.
Sourse: interestingengineering.com
