Nová technológia 3D tlače vyrába objekty za zlomok sekundy

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Svetelné polia formujú celé objekty naraz bez vrstvenia materiálu.

• Tlač zložitej milimetrovej štruktúry trvá presne 0,6 s.

• Rotujúci periskop odstraňuje mechanické vibrácie a zvyšuje priestorovú presnosť.

Výskumníci z Laboratória zobrazovacích a inteligentných technológií na Univerzite Čching-chua vyvinuli novú metódu volumetrickej aditívnej výroby. Táto inovácia dostala vedecký názov digitálna inkoherentná syntéza holografických svetelných polí, ktorá je vo vedeckom svete známa pod skratkou DISH. Vďaka jej nasadeniu dokážu stroje vyrobiť zložité milimetrové objekty s rozlíšením 0,012 mm za 0,6 s.

Tradičné prístupy k priestorovej tlači budujú objekty bod po bode alebo ich ukladajú vrstvu po vrstve. Tento proces vždy vyžaduje presné mechanické pohyby hlavy, ktoré slúžia na udržanie kvality, ale spomaľujú celkovú rýchlosť produkcie. Dokončenie tlače zaberie bežne minúty až hodiny, čo nespĺňa potreby modernej priemyselnej výroby ani rýchleho laboratórneho prototypovania.

^{Zdroj foto: Nature}

Nový prístup tento limit obchádza tým, že pomocou optiky formuje celú pevnú štruktúru naraz. Zariadenie využíva kontrolovanú priestorovú distribúciu svetla, ktorá je generovaná zo vzorov dopadajúcich z rôznych uhlov. Svetelné polia priamo vytvrdzujú trojrozmerný tvar materiálu vnútri tekutiny v jedinom okamihu bez pohybu tlačovej dýzy.

Staršie volumetrické metódy vyžadovali neustálu rotáciu samotnej vzorky pre dosiahnutie uspokojivého priestorového rozlíšenia. Tieto mechanické posuny nevyhnutne spôsobovali nežiaduce vibrácie, ktoré následne narúšali optické zarovnanie celého prístroja. Technológia DISH tieto fyzikálne nedostatky úplne odstraňuje implementáciou špecifického rotujúceho periskopu priamo do tela zariadenia.

Tlačený objekt vďaka tomu zostáva počas celej doby svetelnej expozície v absolútnom pokoji a stabilite. Rýchlosť rotácie motora periskopu primárne určuje čas potrebný na vytvorenie cieľového tvaru na pracovnej ploche. Všetky lúče sú navyše projektované cez 1 rovný povrch nádoby, čo znižuje náklady a požiadavky na hardvér.

Zariadenie nevyžaduje zložité kade na materiál a dosahuje produkciu objemu až 333 mm³ za 1 s. Metóda si bez problémov dokáže poradiť s rôznymi akrylátovými materiálmi v širokom spektre chemických viskozít.

Inžinieri rovnako úspešne potvrdili jej kompatibilitu s nanokompozitmi na báze epoxidu, do ktorých vmiešali 7,5 % oxidu kremičitého. Tieto namerané technické parametre predurčujú metódu pre sériovú produkciu optických modulov do fotoaparátov a rôznych fotonických súčiastok. Praktický prínos zverejnenej vedeckej práce sa sľubne ukazuje aj pre viaceré odvetvia súčasnej biomedicíny.

Absencia potreby hýbať samotnou nádobou teoreticky dovoľuje tlačiť tkanivové štruktúry priamo v živom biologickom prostredí pacienta. Schopnosť rýchlo spájať odlišné materiály bez ich porušenia podporí vývoj ohybných elektronických obvodov a senzorov. Odborníci predpokladajú, že táto rýchlostne neprekonaná metóda čoskoro naplno zasiahne do sériovej produkcie mikrorobotov.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Odstránenie vrstvenia urýchľuje výrobu mikrokomponentov a otvára úplne nové cesty pre priamu biotlač v medicíne.

Zdroj: bgr.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu