Большинство современных 3D-принтеров работают по одному и тому же принципу. Используя специальные затвердевающие «чернила», устройство поэтапно наносит слой за слоем, создавая объект нужной формы. На готовом изделии заметны шероховатости — они указывают границу между отдельными слоями.
Команда ученых из Университета Калифорнии в Беркли (США) представила новый метод аддитивной печати, который позволяет создавать объект в полном объеме, а не послойно. Это быстро, а также гораздо качественней благодаря отсутствию слоев и связанных с этим структурных нюансов.
Работа принтера напоминает «репликатор» из «Звездного пути», который синтезировал различные виды материи по запросу. Например, производил воду или продукты, а также запчасти.
В видеоролике под воздействием излучения жидкость в колбе превращается в твердый объект — фигурку «Мыслителя» Огюста Родена.
Как это работает
Для начала исследователи сделали снимки трехмерного прототипа, запечатлев его со всех сторон, а затем составили из фотографий видеоролик. На нем объект поочередно показан с разных углов. В процессе одного полного оборота картинка сменяется несколько тысяч раз и синхронизируется с вращением контейнера.
После этого исследователи разместили вращающуюся установку, в которую вставили колбу с фотополимерной смолой. На нее направили луч проектора. Он транслирует изображения на жидкость со светочувствительным полимером — под воздействием более интенсивного излучения жидкость твердеет.
В результате в колбе остается сформированный объект и излишки жидкости, которую можно слить и использовать повторно.
Методика, описанная в журнале Science, получила название аксиальной компьютерной литографии — по аналогии с аксиальной компьютерной томографией.
Как пишет Guardian, весь процесс занимает всего пару минут. Для сравнения: на изготовление небольшого объекта с помощью традиционной 3D-печати уйдет несколько часов.
Кроме того, новый принтер умеет наносить слой одного материала поверх другого. Например, оснастить пластиковой ручкой металлический предмет или «завернуть» электросхему в тонкий слой гидрогеля.
В будущем такой подход позволит создавать зубные протезы и медицинские импланты, а также носимую электронику.
Главное препятствие на пути развития нового метода 3D-печати — это стоимость материалов. Фотореактивные полимеры стоят дорого и потому редко применяются в производстве. Поэтому создатели считают, что вначале их технологию будут использовать для создания прототипов дорогостоящих небольших предметов — например, в стоматологии и ювелирном деле.
Похожую методику продемонстрировали специалисты из Университета Мичигана. Они научились создавать твердые формы в чане со специальной смолой с помощью двух лучей света. Ранее ученые из MIT представили аппарат для ускоренной трехмерной печати с помощью наплавления, который по скорости в 10 раз превосходит аналоги.
