Представлена технология 3D-печати методом вычислительной аксиальной литографии

Подписаться на 3Dtoday
news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
05.02.19
6000
30
Новости
17
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Ливерморской национальной лаборатории (LLNL) представили новую методику 3D-печати, основанную на ротационной засветке фотополимерных смол. Технология отличается повышенной производительностью и позволяет выращивать изделия целиком, а не послойно. Рассказываем, как это работает.
b3abf8224536b76dfa39aac7ea5e1fd8.jpg
Если в традиционных стереолитографических 3D-принтерах отверждение фотополимеров происходит слой за слоем, то в разработке калифорнийских ученых применяется ротационный метод: вместо кюветы используется прозрачный сосуд, а засветка осуществляется проектором, но не в горизонтальной, как обычно, а в вертикальной плоскости с одновременным вращением емкости. Проецируемое изображение меняется в зависимости от угла поворота платформы.
848ab151052aa6d2c749829bb6d31351.jpg
Проект можно считать развитием еще одной разработки, представленной учеными LLNL в декабре 2017 года и основанной на засветке смол пересекающимися лазерными лучами. Одна серьезная сложность заключалась в необходимости точной калибровки излучателей. В новом варианте такая необходимость отсутствует, так как изделие формируется одним-единственным проектором, последовательно воспроизводящим около полутора тысяч изображений — фактически «снимков» будущего изделия с разных ракурсов. Другими словами, если первый вариант представлял собой разновидность лазерной голографии, то новая система напоминает томографию, только наоборот.
f6aa457667e397eccee08642031c773b.jpg
«По сути, это видеопроектор, который я в буквальном смысле привез из дома, подключенный к ноутбуку и проецирующий серию изображений, пока цилиндрическая емкость с фотополимерной смолой вращается на поворотной платформе. Само собой, здесь много тонкостей, связанных с составом фотополимера и расчетом проецируемых изображений, но технологический барьер не так уж и высок», — рассказывает доцент кафедры машиностроения Хейден Тейлор.
1e44812222a9a7849cf54d13ddb10264.jpg
Как указывают ученые, такой подход позволяет избегать «эффекта лестницы» – тех самых слоев, характерных для изделий, напечатанных на обычных стереолитографических принтерах. И это не только вопрос эстетики, ведь послойное построение приводит к снижению изотропности, а следовательно и ухудшению физико-механических свойств получаемых деталей. Кроме того, представленная методика позволяет формировать изделия во взвешенном состоянии, тем самым нивелируя необходимость в опорных структурах. Ключевой момент технологии заключается в светочувствительности используемого фотополимера: так как изделие формируется в центре емкости, свет должен проходить через толщу материала без паразитной засветки, то есть отверждение должно происходить только после того, как целевые участки получат необходимую дозу излучения.
9a4d39cc49be16c4692a41bcaec8f0c7.jpg
Один интересный пример готового изделия проиллюстрирован выше: ручка этой отвертки сформирована прямо вокруг металлического стержня, помещенного в центр емкости. Официально технология именуется «Вычислительной аксиальной литографией», хотя в кулуарах ученые окрестили свою разработку «репликатором» в честь одноименных устройств из вселенной «Звездный путь». Комментариев от представителей компании MakerBot пока не поступало. С докладом научной команды можно ознакомиться по этой ссылке.
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.
Подписаться на 3Dtoday
17
Комментарии к статье

Комментарии

05.02.19 в 12:53
1
очень интересно....
05.02.19 в 12:56
0
andyfox должно быть негодует :)
05.02.19 в 21:39
2
andyfox должно быть негодует
Здесь всё равно с этого не заработать, а на патент там и его защиту у меня тупо нет денег.
Да и не я первый, почти уверен, что и за долго до меня такие идеи высказывались. Просто все понимали, что без математики это ничего не стОит. А написание математики для такой фигни очень дорого, пусть они лучше слайсер скорее пишут, мы бодро "скачаем" :).
По сути компоновка "не очень", нужно совсем иначе, здесь куча капризов + засветка полимера по объёму.
К тому же я писал, что светить для высокого качества надо не матрицей, а линией. Правда, скорость будет унылая, за то качество будет офигеть.
То есть, так как у меня одно из двух технических В/О - "Проектирование оптических систем / оптикоэлектроника" и 20+ лет работы в промышленности, то правильные ответы я знаю. У них - неправильный ответ :).
06.02.19 в 09:46
1
Не всё ещё потеряно, как только они сделают слайсер, можно будет выставить на нем размер дисплея, например 300 точек по вертикали и 1 точка по горизонтали и всё будет как правильно и лучше)
06.02.19 в 20:19
1
Не всё ещё потеряно, как только они сделают слайсер, можно будет выставить на нем размер дисплея, например 300 точек по вертикали и 1 точка по горизонтали и всё будет как правильно и лучше)
Да эт я пошутил неудачно. К сожалению, для правильной конструкции этот слайсер принципиально работать не сможет :(. В принципе, надо дополнить вращение линейным перемещением, и всё будет проще.
Я не тот человек, что рвёт волосы на жёппе из-за того, что кто-то что-то сделал из того, что придумал я. Я с двумя в/о понимаю матиндукцию немного ширее: раз кто-то придумал после меня и не знает обо мне, то я не знаю о том, кто придумал это до меня :). А матиндукция - это всего лишь советская ФМШ или начало первого курса ВУЗа. В общем, чиста по современным понятиям, на всё это стОит конкретно "забить" и рубить бапки на чём-то более сподручном. Скоро дохнуть уже, а котег не глажен...
07.02.19 в 09:49
0
принципиально работать не сможет
Значит допилить куру. 100% для неё запилят плагин для этих принтеров в обозримом будущем. Если они, конечно, взлетят. А плагин можно взять и допилить.
05.02.19 в 12:57
1
Вспомнились пенорезки с поворотным столом - штука интересная, но с кучей ограничений к модели. Каждый распил - танцы с бубном по позиционированию.
Кажется, тут применимы те же ограничения.
05.02.19 в 13:46
1
Меняется ли плотность при полимеризации? Если да, то модель будет смещаться.
05.02.19 в 13:53
1
Обычно при полимеризации полимер дает усадку - плотность увеличивается...
05.02.19 в 13:57
1
ну вот и главный косяк, про который они в своей статье в science не написали - модель будет тонуть в процессе печати
05.02.19 в 14:11
1
Не будет. Фотополимеризация - экзотермический процесс. Расширение объекта от нагревания компенсирует рост плотности от усадки. Плюс разница в плотности - считанные проценты, так что утонуть в любом случае не успеет. Посмотрите видео. В конце концов, ничто не мешает печатать со дна.
05.02.19 в 20:01
0
И усадка (уплотнение), и твёрдый объект в текучей среде. Особенно если не симметричный, как на видео. Думаю, в итоге опоры будут. Может одна, стержнем в центре, или что-то подобное
05.02.19 в 14:26
2
Допустим, что всё замечательно и модель не тонет под собственной тяжестью. При вращении возникает конвекция жидкостей. Я понимаю, когда аппарат засветки вращается вокруг неподвижного объекта. Тут всё наоборот. Чем ближе к краям емкости, тем скорости перемещения жидкости выше. Тут еще, нам показывают не цилиндрический, а квадратный сосуд. Может, я плохо учился в школе?
05.02.19 в 14:31
1
Насколько я понял - поворачивается весь сосуд целиком... Поэтому и квадратный - чтобы при повороте и жидкость вращалась.
05.02.19 в 14:45
1
В статье пишут, что полимер должен обладать высокой вязкостью около 90000 сантипуаз для предотвращения самодиффузии и смещения из-за вращения колбы.
Технология очень капризная. Весь жидкий фотополимер окажется частично засвеченным. Он вообще пригоден для повторного использования? Еще надо настраивать интенсивность света в зависимости от размера колбы. Должна быть нелинейность процесса полимеризации в зависимости от интенсивности света, очем они сами пишут. И т.д.
05.02.19 в 15:46
0
Возьмем старую банку с олифой. Вставим палку и начнем мешать. В начале, всё идет очень печально. Чем дольше мы пытаемся мешать, тем всё легче и легче это происходит. Тут, примерно, то же самое. Сказывается общая инерционность системы. Под постоянным воздействием, любая вязкая субстанция начнет перемещаться. И тут не важна конфигурация сосуда.
Заходим в отдел, где продают краски. Там, иногда стоит аппарат по колеровке. Он использует тот же принцип - монотонно крутит банку несколько минут.
Вот, я и решил, что плохо учился.
05.02.19 в 14:51
0
...Support-Free Fabrication...
Интересная статья, благодарю.

Вообразил себе нечто подобное несколько лет назад, см. "Призрак в доспехах" ну и "WestWorld".

Формирование твёрдого тела в безопорном состоянии в жидкой среде - пожалуй под силу действительно теоретикам.

Для себя скромно сформулировал задачку капельного наполнения прозрачной матрицы, буду пробовать,
ну а отверждение - действительно - вращением по двум осям в камере УФ-засветки.

Как у 3D-Спиннера ;-)

4f440da69cc2a8bc8d508e8af1e46c26.jpg
44d21522e35794e95f757f48fc964f6b.jpg



Вот тут - как раз показана типичная камера засветки:

https://youtu.be/2PYjxEFmTMY



Попробую докопаться до теоретических выкладок - вроде что-то было уже в прошлом году про перекрещивающиеся в линзе лучи
разной длины волны.
05.02.19 в 21:41
1
вращением по двум осям в камере УФ-засветки
Увы, Вы тоже не угадали хорошее решение. Попробуйте ещё раз.
05.02.19 в 22:10
0
Попробуйте ещё раз.
Не, не буду даже гадать.
Просто попробую.
Всё равно LCD/DLP-технология - не моё, я это уже понял.

А вот капельным методом - могу делать то, что FDM-не может.

Часть уже показал в своём блоге, но это у меня движется медленно.
06.02.19 в 05:18
1
Не, не буду даже гадать.
правильный ответ - вращение должно быть только одной оси, иначе при реализации это выльется в извращение :)
06.02.19 в 10:11
0
правильный ответ - вращение должно быть только одной оси, иначе при реализации это выльется в извращение
В приведённом мной клипе - именно так.

А я имел в виду вот это:

56b6c480b77b5966427de38c2cb93fdb.jpg


7a84f361febfb3af8ec11881aebb90ed.jpg
05.02.19 в 20:19
0
Нужен набор ванночек, выбирать наиболее приближенную по размеру к детали. Иначе перерасход полимера.
05.02.19 в 22:40
1
чего то не понял, а как так происходит что материал застывает в нутри а не на всем растоянии прохождения луча?
05.02.19 в 23:59
1
Каждый луч сам по себе не несет достаточно энергии для полимеризации. А вот где они сходятся - суммарной энергии уже достаточно.
06.02.19 в 01:01
1
"окрестили свою разработку «репликатором» в честь одноименных устройств из вселенной «Звездный путь»" - а не из "Звездных врат" ?
06.02.19 в 07:34
2
Если начнут плодиться и пытаться захватить галактику, тогда из "Звездных врат". А пока из "Звездного пути".
06.02.19 в 10:25
0
Если начнут плодиться и пытаться захватить галактику, тогда из "Звездных врат".
Наш железный занавес давно и явно уже на ржавом запоре...

0b71c9346c542e7b839db41c6ed5570b.jpg
06.02.19 в 01:04
0
Чтобы метод был универсальным ребятам достаточно изготовить пару тест-объектов
1. Полый цилиндр, например с внешним диаметром D и внутренним D/2
2. Полый шар, например с внешним диаметром D и внутренним D/2

и для полного счастья - нашу отечественную матрёшку

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Компания Thor3D анонсировала ручной 3D-сканер Calibry

3D принтер Anisoprint Composer A4. Альтернатива 3D печати металлом? Обзор от 3Dtool

Карбон + 3D печать = суперлегкая и компактная штанга для металлоискателя

Космическая компания Relativity Space получила патент на фирменную технологию 3D-печати

Склад Top 3D Shop переехал

Обзор 3D-сканеров Metronor