Новая технология ускоряет лазерную 3D-печать в 10 000 раз
Logo
Cover

Команда ученых из США и Китая разработала технологию временной фокусировки лазерной 3D-печати, при которой процесс происходит параллельно, слой за слоем, а не точечно. Это позволяет значительно сократить время печати — с дней до минут, и в 58 раз снизить ее стоимость.

Сверхточная 3D-печать — необходимое условие производства качественных биомедицинских и фотонных устройств. Однако, современные технологии печати пока еще не слишком эффективны и довольно дороги. В частности, метод двухфотонной полимеризации (TPP) работает медленно, сканируя объект точка за точкой, поэтому даже предмет размером несколько сантиметров печатается несколько дней, со скоростью около 0,1 мм3/час. В промышленности такой процесс не применишь. А для того чтобы повысить скорость, часто жертвуют разрешением конечного изделия, рассказывает Phys.org.

Профессор Чэнь Шичи и его команда из Китайского университета Гонконга и Ливерморской национальной лаборатории решила эту сложную задачу, применив временную фокусировку, когда запрограммированный фемтосекундный световой слой формируется на фокальной поверхности для параллельной нанопечати. Другими словами, новая технология позволяет изготовить целый слой за то же время, за которое TPP успевает напечатать точку.

Таким образом, метод двухфотонной литографии с фемтосекундной проекцией (FP-TPL) не только увеличивает скорость печати в 1000 — 10 000 раз, но и повышает разрешение до 140 нм/170 нм по поперечной и продольной осям.

Кроме того, снижение времени печати с дней до минут продлевает срок службы фемтосекундного лазера и косвенно снижает среднюю стоимость печати с $88 за квадратный миллиметр до $1,5.

Обычно системы TPP не пригодны для производства крупных комплексных структур, однако технология FP-TPL обошла и это ограничение. Высокая скорость печати позволяет соединять частично полимеризованные элементы и создавать таким образом сложные объекты.

Разработка ученых из Университета Джорджии тоже позволяет за пару минут изготовить нанообъекты, на которые обычно уходило несколько часов. Для этого они взяли фемтосекундный лазер и применили цифровую маску для создания необходимого светового узора на жидком полимерном материале.