Революційний 3D-друк створює міліметрові об’єкти за секунду

У роботі, опублікованій у журналі Nature, команда представила систему, яку називає цифровим некогерентним синтезом голографічних світлових полів (DISH). На відміну від традиційного послідовного накладання шарів, підхід DISH передбачає формування повного тривимірного світлового узору всередині нерухомого об’єму смоли.

Існуючі об’ємні методи друку, такі як обчислювальна аксіальна літографія (CAL), зазвичай потребують обертання або джерела світла, або зразка під час проєкції узорів у світлочутливу смолу. Це ускладнює механіку, обмежує швидкість та стабільність процесу, а також часто потребує більш густих смол, щоб надруковані структури не зміщувалися до затвердіння.

Метод DISH повністю виключає обертання контейнера зі смолою. Натомість система використовує швидко обертовий оптичний перископ, який, за даними авторів, робить до десяти обертів на секунду, проєктуючи кілька світлових узорів з різних кутів. Ці узори формуються за допомогою цифрового мікродзеркального пристрою та спрямовуються в смолу через єдиний плоский оптичний інтерфейс.

Комбінуючи проєкції у швидкій послідовності, система створює повне тривимірне розподілення інтенсивності світла, яке затверджує всю структуру практично одночасно.

Згідно зі статтею, об’єкти розміром у міліметр можна надрукувати всього за 0,6 секунди. Об’ємна швидкість друку досягає 333 кубічних міліметрів на секунду, при цьому мінімальний розмір деталей становить близько 12 мікрометрів. Також відзначено збереження роздільної здатності приблизно 19 мікрометрів на глибині до одного сантиметра, що перевищує типові обмеження глибини різкості стандартної оптики.

Для досягнення таких результатів дослідники використовували ітеративну оптимізацію голографічних узорів для кожної проєкції, уточнюючи накопичення світлової енергії всередині об’єму смоли.

Технологія наразі перебуває на експериментальній стадії, але потенційні сфери застосування дуже широкі. Високошвидкісне виробництво на цьому масштабі може бути корисним для мікрооптичних компонентів, невеликих роботизованих систем, гнучкої електроніки та біомедичних каркасів.