Китайские ученые создали 3D-принтер, который печатает сложные объекты меньше чем за секунду. Команда из университета Цинхуа разработала технологию, где вместо обычного послойного нанесения материала используется голографический свет. Устройство формирует готовую деталь сразу целиком за 0,6 секунды — это в тысячи раз быстрее, чем работают современные принтеры.
Разработка решает главную проблему трехмерной печати. Раньше приходилось выбирать: либо быстро, но грубо, либо точно, но мучительно долго. Теперь можно получить оба преимущества одновременно. Принтер создает детали размером в несколько миллиметров с мелкими элементами толщиной всего 12 мкм — это намного тоньше человеческого волоса.
Технология называется DISH — цифровой синтез голографических световых полей. Принцип работы напоминает проектор, который рисует светом внутри емкости с жидкой смолой. Специальный вращающийся механизм направляет лучи под разными углами, а компьютер рассчитывает голограммы для каждой позиции. Световые волны застывают в смоле и формируют трехмерный объект прямо в толще материала.
Обычные 3D-принтеры похожи на каменщика, который укладывает кирпичи один за другим. Новая система действует совершенно иначе — она словно проявляет готовую форму из ничего, как фотографию в проявителе. Никаких движущихся частей, никакого ожидания высыхания слоев.
Главное достижение — сохранение четкости на большой глубине. Система держит разрешение 19 мкм на расстоянии целого сантиметра, хотя обычная оптика размывает изображение уже через мм. Получается, можно печатать относительно крупные детали со сложной внутренней структурой.
Скорость печати достигает 333 мм³/с. Установка работает с акриловыми смолами разной густоты — от жидких до вязких. Исследователи проверили технологию на различных материалах.
Применение такого изобретения найдется во множестве областей. В электронике технология упростит массовое производство миниатюрных деталей вроде модулей камер для смартфонов или элементов для оптических компьютеров. В робототехнике появится возможность быстро создавать микророботов и гибкие электронные компоненты со сложными изгибами.
Медицина получит инструмент для изготовления точных моделей тканей и органов. Биологи смогут воспроизводить структуры с высокой детализацией для исследований и тестирования лекарств. Разработка фотонных вычислительных систем тоже ускорится — сложные оптические элементы теперь можно будет изготавливать за считанные секунды.
Результаты исследования опубликовали в журнале Nature. Ученые подчеркивают, что технология готова к печатанию разнообразных трехмерных конструкций из материалов низкой вязкости в промышленных масштабах. Следующий шаг — адаптация метода для работы с металлами и керамикой, что откроет еще больше возможностей для промышленности.
Ранее мы писали о том, где вы промахнулись, если купили 3D-принтер и разочаровались.
