Сверхбыстрая 3D-печать: микрообъекты теперь создаются за доли секунды

Инженерная группа из Университета Цинхуа представила передовой метод 3D-печати, позволяющий синтезировать объекты миллиметрового масштаба менее чем за одну секунду.

В публикации журнала Nature подробно описывается технология, получившая название DISH (цифровой некогерентный синтез голографических световых полей). Ключевое отличие данного подхода заключается в формировании комплексного трехмерного светового паттерна непосредственно внутри статичного объема фотополимерной смолы, что исключает необходимость традиционного послойного построения.

Многие современные системы объемной печати, включая компьютерную аксиальную литографию, опираются на вращение резервуара с материалом или самого источника излучения. Такая механическая сложность ограничивает производительность и стабильность процесса. Кроме того, вращение вынуждает использовать составы с высокой вязкостью, чтобы предотвратить деформацию или смещение структуры до ее окончательного затвердевания.

Метод DISH полностью избавлен от необходимости вращать контейнер. Вместо этого в системе применяется сверхбыстрый оптический перископ, совершающий до 10 оборотов в секунду для проецирования световых структур под множеством углов. Эти изображения генерируются при помощи цифрового микрозеркального устройства и транслируются в полимер через единый плоский интерфейс.

Благодаря высокоскоростной комбинации этих проекций формируется объемное распределение интенсивности света, обеспечивающее мгновенную полимеризацию всей геометрической формы объекта.

Согласно результатам исследования, на печать миллиметровых структур уходит всего 0,6 секунды. Скорость объемного синтеза достигает 333 кубических миллиметров в секунду при минимальном размере элементов около 12 микрометров. Разработчики также продемонстрировали способность поддерживать разрешение в 19 микрометров на глубине до одного сантиметра, что существенно превосходит стандартные оптические лимиты глубины резкости.

Для достижения таких показателей ученые применили алгоритмы итеративной оптимизации голографических кадров для каждого ракурса, что позволило филигранно управлять накоплением световой энергии внутри объема смолы.

Источник: iXBT