Предметы теперь можно печатать на 3D-принтере из непрозрачной смолы
Команда инженеров EPFL разработала метод 3D-печати, который использует свет для создания объектов из непрозрачной смолы за считанные секунды. Их прорыв может иметь многообещающее применение в биомедицинской промышленности, например, для создания искусственных артерий. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
Еще в 2017 году инженеры Лаборатории прикладных фотонных устройств EPFL (LAPD) в Инженерной школе разработали 3D-принтер, способный изготавливать объекты почти мгновенно. Теперь, пять лет спустя, команда улучшила свою печатную машину и метод и может производить объекты из непрозрачной смолы — то, что никогда раньше не было возможно.
3D-принтер EPFL является одним из самых быстрых в мире. В то время как большинство 3D-принтеров работают путем нанесения материала слой за слоем в процессе, известном как аддитивное производство, EPFL one использует объемный метод.
“Мы наливаем смолу в контейнер и вращаем его. Затем освещаем контейнер под разными углами, заставляя смолу затвердевать везде, где накопленная энергия в смоле превышает заданный уровень. Это очень точный метод и может производить объекты с тем же разрешением, что и существующие методы 3D-печати “, — делится Кристоф Мозер, профессор Лос-Анджелесского университета.
Объемный метод инженеров может быть использован для объектов практически любой формы. Они решили проверить его, создав крошечную Йоду. Им потребовалось всего 20 секунд, чтобы сделать статуэтку, по сравнению с примерно десятью минутами для обычного процесса аддитивного производства.
Световые лучи способны затвердевать смолу, взаимодействуя со светочувствительным соединением, содержащимся в пластике.
“Наш метод работает только в том случае, если свет проходит через смолу по прямой линии без отклонения. До сих пор мы всегда использовали прозрачную смолу, но мы хотели посмотреть, сможем ли мы печатать объекты в непрозрачной смоле, которая используется в биомедицинской промышленности”, – рассказывают ученые.
Проблема с использованием непрозрачной смолы в объемных процессах заключается в том, что свет не распространяется плавно, что затрудняет накопление количества энергии, необходимого для затвердевания смолы.
“С непрозрачной смолой мы потеряли много разрешения в печатном объекте. Поэтому попытались найти решение, которое позволило бы нам изготавливать объекты в этой смоле, но не теряя преимуществ нашего 3D-принтера”, — объясняет Хорхе Мадрид-Вольф, аспирант Лос-Анджелеса.
Решение, которое нашли инженеры, было на самом деле довольно простым. Сначала они использовали видеокамеру для наблюдения за траекторией света через смолу, а затем разработали компьютерные расчеты для компенсации искажения светового луча. Они запрограммировали свой принтер на выполнение этих расчетов и коррекцию световых лучей во время работы принтера. Это гарантировало, что количество энергии, необходимое для затвердевания смолы, будет достигнуто в нужных местах.
Скорректировав компьютерные расчеты, инженеры смогли печатать объекты в непрозрачной смоле почти с той же точностью, что и для прозрачной смолы — важный прорыв.