Nowa metoda druku 3D

Druk 3D jakiego nie znacie. Yoda stworzony w 20 sekund

Inżynierowie z Politechniki Federalnej w Lozannie opracowali nową metodę druku 3D, która wykorzystuje światło do tworzenia obiektów z nieprzezroczystej żywicy, na co potrzebuje zaledwie kilka sekund. Taki druk 3D może mieć liczne zastosowania w inżynierii biomedycznej.

Historia zaczęła się w 2017 r., kiedy to inżynierowie w Politechniki Federalnej w Lozannie (EPFL) zaprojektowali drukarkę 3D zdolną do niemalże natychmiastowego wytwarzania obiektów. Pięć lat później metoda drukowania została ulepszona, dzięki czemu jest w stanie produkować obiekty z nieprzezroczystej żywicy. Do tej pory nie było to możliwe.

Czytaj też: Druk 3D i sztuczna inteligencja przyspieszą budowę wielkiej chińskiej zapory wodnej Yangqu

Drukarka EPFL jest jedną z najszybszych na świecie. Podczas gdy większość tego typu urządzeń działa na zasadzie nakładania materiału warstwa po warstwie w procesie znanym jako wytwarzanie addytywne, szwajcarskie narzędzie wykorzystuje metodę objętościową.

Wlewamy żywicę do pojemnika i obracamy go. Następnie działamy na pojemnik światłem pod różnymi kątami, powodując zestalenie się żywicy wszędzie tam, gdzie skumulowana energia przekracza określony poziom. Jest to bardzo precyzyjna metoda i umożliwia wytwarzanie obiektów z taką samą rozdzielczością, jak w przypadku istniejących technik druku 3D.prof. Christophe Moser z EPFL

Metoda objętościowa może być stosowana do wytwarzania obiektów o dowolnym kształcie, nie ma żadnych ograniczeń. Dlatego inżynierowie postawili sobie ambitny cel i wydrukowali malutką figurkę Yody. Jej produkcja zajęła zaledwie 20 sekund! To spektakularny wynik. Dla porównania, wytworzenie podobnego obiektu w procesie drukowana przestrzennego zajęłoby ok. 10 minut.

Nasza metoda działa tylko wtedy, gdy światło przechodzi przez żywicę w linii prostej i nie ulega odchyleniu. Do tej pory zawsze używaliśmy przezroczystej żywicy, ale chcieliśmy sprawdzić, czy możemy drukować obiekty z nieprzezroczystej żywicy, która jest używana w przemyśle biomedycznym.Antoine Boniface, doktorant z EPFL

Nieprzezroczyste żywice są problematyczne pod tym względem, że światło nie rozchodzi się w płynie, co utrudnia zgromadzenie wystarczającej ilości energii niezbędnej do zestawlenia.

Yoda stworzony przez drukarkę EPFL
W przypadku nieprzezroczystej żywicy traciliśmy dużą rozdzielczość drukowanego obiektu. Próbowaliśmy więc wymyślić rozwiązanie, które pozwoliłoby nam wytwarzać obiekty w tej żywicy, ale bez utraty zalet naszej drukarki 3D.Jorge Madrid-Wolff, doktorant z EPFL

Inżynierowie znaleźli bardzo proste rozwiązanie. Najpierw użyli kamery wideo do obserwacji trajektorii światła w żywicy, a następnie przeprowadzili symulacje komputerowe do skompensowania zniekształcenia promieniowania świetlnego. Drukarka 3D została zaprogramowana w taki sposób, aby działała zgodnie z wytycznymi i korygowała promienie świetlne w trakcie pracy.

Nowo opracowana metoda może być wykorzystywana do druku 3D materiałów biologicznych, np. sztucznych tętnic. Szczegóły opisano w czasopiśmie Advanced Science.