Американские инженеры разработали 3D-принтер, позволяющий печатать объект одновременно по всему объему, а не послойно. Он проецирует излучение на крутящийся объем жидкого фотополимера, причем во время поворота меняется и проецируемое изображение. Метод позволяет печатать предметы из одного материала вокруг предмета из другого материала, рассказывают авторы статьи в Science.
Практически все существующие методы 3D-печати основаны на послойном создании предмета. Во время такой печати принтер сначала создает весь слой или полосы на нем, а затем переходит к следующему слою. Такой подход подразумевает, что принтер тратит много времени на печать, а также неизбежно создает неровные границы между печатаемыми слоями, что также влияет однородность свойств материала. В качестве альтернативы некоторые исследователи работают над созданием методов одновременной печати всего объема, но пока такие методы слабо развиты и не применяются на практике.
Инженеры под руководством Хейдена Тейлора (Hayden Taylor) из Университета Калифорнии в Беркли разработали новый метод объемной 3D-печати. За основу авторы взяли литографический метод, при котором излучатель облучает жидкий фоточувствительный полимерный прекурсор и заставляет его застывать в нужных местах. Однако, в отличие от большинства других литографических методов, исследователи не применяли послойное облучения. Вместо этого они выбрали процесс, по своей сути напоминающий компьютерную томографию.
Перед началом печати модель объекта преобразуется во множество проекционных изображений, на которых интенсивность света рассчитывается исходя из толщины материала в проекции на эту точку. Суперпозиция всех проекций дает такую дозу облучения и ее распределение по объему, при которых внутри сосуда с жидким прекурсором образуется твердый предмет заданной геометрии. После того, как предмет напечатан, оставшийся прекурсор можно слить, и достать из сосуда результат печати. Для получения такого распределения облучения инженеры использовали цилиндрический сосуд, расположенный на вращающемся круге, а также расположенный рядом с ней проектор.
Проекции, использованные для печати масштабной копии «Мыслителя» Родена. Цветами обозначена интенсивность излучения
В качестве примеров авторы напечатали множество различных предметов размером в несколько сантиметров. При этом на печать уходило примерно 30 — 120 секунд, а разрешение печати составляет 0,3 миллиметра. Помимо обычных фигур инженеры также продемонстрировали пример печати вокруг существующего объекта, создав таким способом ручку отвертки вокруг металлического основания:
Пример отвертки с рукояткой, напечатанной вокруг металлического стержня, Brett Kelly et al. / Science, 2019
В ноябре 2018 года группа швейцарских инженеров опубликовала работу с описанием аналогичного метода с проекционным облучением фотоотверждаемого полимера во вращающемся сосуде. Однако работа авторов не была опубликована в рецензируемом журнале, а публикация препринта произошла уже после подачи статьи американских исследователей.
В 2017 году та же группа американских инженеров представила другой метод проекционной печати с одновременным затвердеванием всего объема, однако он имеет заметные отличия. В этом методе сосуд с фотоотверждаемым полимером не вращается, а находится на месте и облучается тремя лучами, на пересечении которых происходит затвердевание.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
При копировании материала ссылка на сайт sauap.org обязательна
Ссылки: https://nplus1.ru/news/2019/01/31/twist, http://science.sciencemag.org/content/early/2019/01/30/science.aau7114
