Группа ученых из Университета Юты совершила прорыв в области аддитивного производства, предложив метод, исключающий формирование слабых зон на стыках слоев, неизбежных при традиционной послойной печати. Вместо последовательного выстраивания изделия, новая методика задействует специальную наномаску, которая трансформирует лазерное излучение в сложный голографический узор, позволяя полимеризовать весь объем объекта практически мгновенно — всего за 20 секунд.
Руководители проекта — профессор кафедры электротехники и вычислительной техники инженерного колледжа Прайса Раджеш Менон и его коллега Даджун Лин — уже подтвердили эффективность подхода, изготовив серию микроструктур, включая массивы миниатюрных трубок с диаметром отверстий до 6 микрометров.
Фундаментом разработки стала фотолитография, применяемая в полупроводниковой индустрии. В качестве рабочего материала был выбран полимер SU-8: под воздействием лазерного излучения его молекулярные цепочки сшиваются, превращаясь в твердую структуру, после чего остатки незатвердевшего вещества вымываются, обнажая готовую деталь.
Основная инженерная трудность при переходе от двухмерной к трехмерной фотолитографии заключается в искажении света внутри полимера. Поскольку SU-8 обладает ограниченной прозрачностью, световой луч неизбежно рассеивается, что снижает точность и четкость геометрии. Команда Менона успешно нивелировала эту проблему, внедрив наноструктурированную оптическую маску: она корректирует рассеивание, фокусируя лазерную энергию исключительно в заданных точках внутри объема.
На текущем этапе технология позволяет создавать высокоточные микроструктуры с соотношением сторон до 120:1. По сути, методика работает как «масштабированная 2D-печать», где заданный профиль проектируется в глубину материала. Как отмечает профессор Менон, процесс напоминает использование формочки для вырезания теста: наномаска определяет сложную конфигурацию, а лазер моментально фиксирует ее во всей толще блока.
Тестовые образцы — в частности, решетчатые микротрубки — успешно прошли испытания на прочность. Исследователи также подтвердили функциональность изделий: благодаря капиллярным силам каналы способны эффективно транспортировать жидкости без привлечения внешних насосов.
В перспективе ученые планируют расширить функционал метода, обеспечив полноценное управление формой во всех трех измерениях. Внедрение такой технологии может радикально сократить время производства сложных микроскопических деталей, заменив утомительные многочасовые циклы послойного синтеза на мгновенное объемное отверждение.
Источник: iXBT
