Инженеры Лаборатории прикладных фотонных устройств (LAPD) EPFL в Инженерной школе разработали новый 3D-принтер, способный почти мгновенно изготавливать объекты из непрозрачной смолы, согласно пресс-релизу учреждения, опубликованному в понедельник.
EPFL утверждает, что её новый 3D-принтер — один из самых быстрых в мире. Эта скорость достигается за счет замены аддитивного производства новым объемным методом.
«Мы наливаем смолу в контейнер и раскручиваем ее», — говорится в заявлении Кристофа Мозера, профессора лаборатории. «Затем мы освещаем контейнер под разными углами, заставляя смолу затвердевать всякий раз, когда накопленная в смоле энергия превышает заданный уровень. Это очень точный метод, и он может создавать объекты с тем же разрешением, что и существующие методы 3D-печати».
Этот новый метод можно использовать для объектов практически любой формы. Чтобы доказать это, инженеры изготовили крошечного Йоду (персонаж Звёздных войн) всего за 20 секунд. Это задача, которая заняла бы десять минут для обычного процесса аддитивного производства.
Пластик, используемый в новом принтере, содержит светочувствительное соединение, которое при взаимодействии со светом быстро затвердевает. «Наш метод работает только в том случае, если свет проходит через смолу по прямой линии, не отклоняясь», — добавил Антуан Бонифас, постдоктор лаборатории. «До сих пор мы всегда использовали прозрачную смолу, но мы хотели посмотреть, сможем ли мы печатать объекты из непрозрачной смолы, которая используется в биомедицинской промышленности».
Тем не менее, эксперимент проходит не без проблем. Свет распространяется в смоле неравномерно, что затрудняет концентрацию достаточной энергии для затвердевания вещества.
«С непрозрачной смолой мы сильно потеряли разрешение печатного объекта», — сказал Хорхе Мадрид-Вольф, доктор философии. студент LAPD. «Поэтому мы попытались найти решение, которое позволило бы нам изготавливать объекты из этой смолы, не теряя при этом преимуществ нашего 3D-принтера».
Поэтому инженеры разработали компьютерные расчеты для компенсации искажения световых лучей, запрограммировав свой принтер на автоматическую коррекцию световых лучей во время работы. Это оказалось настолько эффективным, что инженеры смогли печатать объекты из непрозрачной смолы почти с той же точностью и большей скоростью, что и из прозрачной смолы.
Новый метод 3D-печати можно использовать для производства биологических материалов, таких как искусственные артерии и другие полезные части тела. Теперь инженеры работают над корректировкой своего подхода, чтобы иметь возможность печатать сразу несколько материалов и увеличить разрешение своего принтера с одной десятой миллиметра до микрометра. Если они достигнут этих двух высоких целей, их 3D-принтер может навсегда произвести революцию в отрасли, обеспечив непревзойденную скорость и качество печати.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Science. Краткое содержание публикации:
"3D-печать произвела революцию в производстве объемных компонентов и конструкций во многих областях. Недавно благодаря появлению фотоотверждаемых смол было разработано несколько полностью объёмных методов на основе света, которые обещают достичь беспрецедентно короткого времени печати (до нескольких десятков секунд) при сохранении хорошего разрешения (около 100 мкм). Однако эти новые подходы работают только с однородными и относительно прозрачными смолами, так что световые узоры, используемые для фотополимеризации, не смешиваются при их распространении. Здесь предлагается метод, учитывающий светорассеяние в смоле перед вычислением рисунков проекций. С помощью объемного томографического принтера экспериментально показано, что реализация этой коррекции критична при печати объектов, размеры которых превышают длину свободного пробега рассеяния. Чтобы показать широкую применимость метода, функциональные объекты с высокой точностью печати изготавливаются из твердых органических рассеивающих акрилатов и мягких гидрогелей с ячейками (4 миллиона клеток/мл). Это открывает многообещающие перспективы печати непрозрачных материалов с особенно интересными приложениями для биопечати клеточных конструкций."
Источник: https://interestingengineering.com/3d-printing-resin