Принципиально иной подход к фотополимерной 3D-печати, разработанный в Калифорнийском университете в Беркли, позволяет создавать 3D-принты за несколько минут и дополнять 3D-печатными деталями существующие объекты.
По материалам статьи Кары Манке из издания «Калифорнийского университета в Беркли» Berkeley News. Переведено и адаптировано Top 3D Shop.
Большинство методов 3D-печати предполагают добавление материала слой за слоем. Это устанавливает некоторые ограничения в применении 3D-печатных объектов, например — печать новых объектов в совмещении с существующими крайне затруднена, обычно вы не можете установить в 3D-принтер поврежденную деталь и напечатать отломавшийся фрагмент.
Эта же методика позволяет проводить такие операции.
Металлическая микроотвертка с напечатанной на ней ручкой.
Авторы разработки: Бретт Э. Келли, Индрасен Бхаттачарья, Хоссейн Хейдари;
Соавторы: Максим Шустефф, Кристофер М. Спадаччини;
Начальник лаборатории и автор-корреспондент: Хейден К. Тейлор.
Научная публикация в Science 3’2019.
Келли и соавторы представили другой метод изготовления — 3D-печать путем вращения фотополимера в динамически развивающемся световом поле. Это позволило им печатать целые сложные объекты за один полный оборот сосуда с фотополимером, обходя необходимость в послойном построении.
Аддитивное производство новым методом обещает геометрическую свободу и возможность комбинировать материалы, для получения сочетания разных свойств в одной детали.
Разработчики продемонстрировали одновременную печать всех точек в трехмерном объекте, путем освещения вращающегося объема светочувствительного материала динамически развивающимся световым рисунком. В ходе тестов получены элементы размером всего 0,3 миллиметра в инженерных акрилатных полимерах и мягкие структуры с исключительно гладкими поверхностями в гидрогеле из желатинметакрилата.
«Тот факт, что вы можете взять металлический компонент или что-то из другого производственного процесса и добавить новую часть с настраиваемой геометрией, я думаю, может изменить способ конструирования продуктов.
По сути, можно взять обычный видеопроектор, буквально привезти из дома, подключить его к ноутбуку и использовать для проецирования серии вычисленных изображений на вращающуюся цилиндрическую емкость с густой фотополимерной смолой.
Очевидно, тут тоже есть свои тонкости, прежде всего — в расчете проецируемых изображений, но с созданием аппаратной части значительных трудностей не возникнет», — сказал Тейлор.
Тейлор и команда использовали принтер для создания серии тестовых объектов — от крошечной модели статуи Родена «Мыслитель», до модели челюсти по индивидуальному заказу.
В настоящее время они могут делать объекты диаметром до 10 см.
«Это первый случай, когда нам не нужно создавать трехмерные детали послойно; это делает 3D-печать действительно трехмерной», — говорит Бретт Келли, соавтор научной работы.
Для своей новой технологии исследователи сформулировали густой сиропообразный фотополимер, который полимеризуется лишь при строго определенной интенсивности воздействующего света.
Смола для 3D-печати состоит из жидких полимеров, смешанных с фоточувствительными молекулами и растворенным кислородом. Свет активирует светочувствительное соединение, которое истощает кислород. Только в тех областях, где использовался весь кислород, полимеры образуют связи, которые превращают смолу из жидкости в твердое вещество. Неиспользованная смола может быть переработана путем нагревания в атмосфере кислорода.
«Наша методика практически не создает отходов, а неотвержденный материал можно использовать повторно на 100%», — говорит Хоссейн Хейдари, аспирант лаборатории Тейлора в Калифорнийском университете в Беркли и соавтор работы.
«Мы надеемся, что это откроет путь для многих других исследователей в этой захватывающей области технологий» — сказал Максим Шустефф, инженер, соавтор работы.
Это одна из тех идей, которые «витают в воздухе», и она оставалась просто идеей, пока эти ребята не догадались создать специальный подходящий фотополимер.
Детальность полученных образцов пока не впечатляет, но сам метод как минимум интересен. Возможно, при получении фотополимера с еще более точной границей перехода (тут слово за химиками), а также при совершенствовании алгоритмов расчета изображений, детализация созданных по этому методу принтов увеличится.
Как вы думаете, можно ли применять такой метод для домашней 3D-печати? Где он будет наиболее востребованным?
Скоро ли появятся серийные образцы работающих на этом принципе 3D-принтеров? Вы купили бы такой себе? Поделитесь своим мнением в комментариях.
Автор: Top3DShop
