Представлен 3D-принтер, печатающий микродетали за 20 секунд одним лазерным импульсом

Группа ученых из Университета Юты представила передовой метод аддитивного производства, позволяющий формировать сложнейшие микроструктуры посредством единого лазерного импульса. В отличие от стандартных методик, где изделие наращивается послойно, эта технология обеспечивает создание объекта целиком, что значительно сокращает время изготовления и заметно повышает структурную целостность элементов.

Фундаментом метода служит специализированная наноструктурированная маска, трансформирующая луч лазера в пространственную голограмму. Проходя сквозь неё, свет воздействует на фотополимер SU-8, моментально «затвердевающий» в нужной конфигурации по всему объему изделия.

Важнейшим достоинством такого способа является исключение послойной структуры. В традиционной 3D-печати именно межслойные границы часто выступают критическими точками разрушения; новая же технология гарантирует монолитность и однородность физико-механических свойств готовой детали.

Используемый принцип позаимствован у фотолитографии, привычной для микроэлектронной индустрии. Однако, если классические методы ограничиваются нанесением плоских рисунков, то данная разработка адаптирует этот процесс для высокоточного формообразования трехмерных объектов.

Ключевым звеном системы стала инновационная нанолинза, действующая как голографический фильтр. Она нивелирует рассеивание света в толще полимера, фокусируя энергию лазера исключительно в целевых зонах.

В ходе практических тестов исследователям удалось напечатать массивы микроскопических трубок с диаметром порядка 6 микрометров. Примечательно, что длина этих структур в 120 раз превышала их сечение, при этом изделия продемонстрировали выдающиеся показатели механической прочности.

Эксперименты подтвердили способность таких микроканалов эффективно транспортировать жидкости за счет капиллярных сил. Это открывает широкие перспективы внедрения технологии в производство микрофлюидных систем, элементов микроэлектроники и портативных аналитических комплексов («лаборатория на чипе»).

Дополнительным преимуществом стало обеспечение непрерывного цикла производства. Демонстрация последовательной печати ряда деталей подтверждает масштабируемость метода, который в перспективе может лечь в основу автоматизированных конвейерных линий по выпуску микрокомпонентов.

На текущем этапе технология имеет определенные ограничения: система пока обеспечивает прецизионный контроль по двум пространственным осям, хотя и формирует полноценные объемные объекты. В планах разработчиков — совершенствование алгоритмов для полноценного трехмерного контроля без ущерба для скорости и качества печати.

Источник: iXBT