Жажда скорости: экспериментальный 3D-принтер от LLNL печатает изделия в считанные секунды

Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) экспериментируют c голографической фотополимерной 3D-печатью. Опытный 3D-принтер продемонстрировал возможность построения объектов целиком, а не послойно, причем в считанные секунды. Рассказываем, как это работает. Помимо инженеров лаборатории при Калифорнийском университете в Беркли участие в проекте принимают исследователи из Рочестерского университета и Массачусетского технологического института (MIT). Идея в целом основана на лазерной стереолитографии (SLA) и двухфотонной полимеризации (она же «двухфотонная лазерная литография», она же «прямая лазерная запись»), то есть отверждении фотополимерных смол с помощью лазерного излучения. Одна из главных проблем SLA-печати заключается в низкой скорости, обуславливаемой необходимостью точечной засветки каждого слоя. Производительность напрямую зависит от скорости сканирования и мощности излучателя, но даже в лучших случаях остается невысокой.«Способность создавать трехмерные объекты целиком, за один шаг, решает важную проблему аддитивного производства. Мы пытаемся печатать трехмерные формы как единое целое. Настоящий вопрос нашего исследования можно сформулировать так: можно ли печатать трехмерные объекты производительной формы целиком вместо того, чтобы производить их слой за слоем? Оказывается, это вполне реально», – поясняет Максим Шустефф, ведущий автор доклада. В экспериментальном 3D-принтере разработки LLNL используется принцип объемной лазерной голографии: изображения моделей проецируются в трех плоскостях. Само собой, при прохождении лазеров через фотополимерную среду происходит паразитная засветка, но яркость света достигает максимума в точках пересечения лазерных пучков. Здесь и происходит наиболее интенсивное отверждение фотополимера. Время отверждения небольших моделей вполне может составлять несколько секунд вместо минут и даже часов (сравнение с наиболее распространенными технологиями в графике ниже).Чем выше мощность лазеров, тем быстрее проходит процесс, однако скорость и размер изделий необходимо балансировать против двух основных факторов, а именно той же паразитной засветки и тепловыделения, ведь фотополимеризация – экзотермический процесс. Кроме того, сложность и разрешение моделей пока что ограничены аппаратной составляющей: пучки неподвижны и пересекаются под прямыми углами, а потому для выстраивания более сложных структур потребуется генерировать больше пучков, либо переходить к вычерчиванию, а это уже будет шагом назад к обычной лазерной стереолитографии. Тем не менее, плюсы очевидны. Помимо повышенной производительности можно печатать объекты во взвешенном состоянии, ведь методика не требует использования подвижной платформы. Соответственно, можно печатать очень уязвимыми материалами, такими как мягкие гидрогели. Готовые изделия изотропны, то есть однородны во всех направлениях, без различимых слоев. Доклад исследовательской команды можно скачать по этой ссылке. Напомним, что аналогичные опыты проводит калифорнийская компания Daqri. Как это работает, смотрите в ролике:А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.