Исследователи из EPFL продемонстрировали новый метод 3D-печати основанный на световом излучении. Благодаря применению фотодокументируемых смол, он в 30 раз быстрее обычного аддитивного производства. В среднем на изготовление изделия по новой технологии уходило 20 секунд, тогда как в случае классической 3D-печати на это требовалось 10-15 минут.

В то время как обычная 3D-печать представляет собой напыление материала на подложку и его последующее застывание, процесс, основанный на светом излучении, (разработанный EPFL еще в 2017 году), использует совершенно иной подход, который во много раз быстрее.

"Мы заливаем полимер в специальную камеру и вращаем ее", - рассказывает Кристоф Мозер, профессор Лаборатории фотоники и нелинейной спектроскопи EPFL. " Затем мы направляем свет на емкость под разными углами, заставляя полимер застывать всюду, где накопленная энергия превышает заданный уровень. Этот высокоточный метод, позволяет изготавливать детали с таким же разрешением, как и в существующих технологиях 3D-печати".

Создание объектов таким способом происходит очень быстро в течение десятков секунд, а не минут. Еще одним преимуществом является возможность печати форм со сложными полыми секциями без необходимости создания опорных конструкций, как это происходит в случае с плоскопечатным принтером.

Однако такая технология до последнего момента имела один серьезный недостаток. Она поддерживала печать только прозрачных смол. Это было связано с тем, что непрозрачные полимеры, (например используемые для изготовления искусственных артерий в биомедицинской промышленности) искажают проходящий свет, что приводит к резкой потере разрешения и довольно плачевным результатам печати.

Команде удалось добиться того, что световая 3D-печать в непрозрачных материалах достигла такого же разрешения, как и в прозрачных смолах. EPFL

Но в новом исследовании, опубликованном на этой неделе, Мозер и его команда продемонстрировали методику, которая позволяет использовать непрозрачные смолы. Учёные установили за соплом видеокамеру, наблюдая за траекторией света проходящего через смолу. Полученные данные анализировались специальным алгоритмом, который корректировал  искажения и направлял, соответствующие инструкции принтеру. Это гарантировало, что количество энергии, необходимое для полимеризации материала, достигалось именно в нужных местах.

Команда проанализировала, как свет проходит через непрозрачные смолы, и использовала результаты для создания алгоритмов коррекции. EPFL

По словам команды, 3D-печатные изделия, получившиеся в результате из непрозрачной смолы, по-прежнему изготавливаются с невероятной скоростью. Так, например, команда напечатала маленького Йоду примерно за 20 секунд. Кроме того, разрешающая способность такой технологии почти такая же, как и у прозрачной смолы - около одной десятой миллиметра. В настоящее время команда работает над тем, чтобы увеличить это разрешение в сотни раз, добиваясь микрометровой точности.

Исследование находится в открытом доступе в журнале Advanced Science.

Источники: Федеральная политехническая школа Лозанны, Journal Advanced Science
(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105144)
(https://actu.epfl.ch/news/objects-can-now-be-3d-printed-in-opaque-resin-2/)