Несколько лет назад команда специалистов из Университета Юты разработала технологию, которая позволяла за 20 секунд печатать массивы микротрубок диаметром от 6 мкм. Новая версия отличается значительно большей сложностью печатных конструкций: микротрубки с внутренними полостями по всем осям можно напечатать за рекордные 7,5 секунд.

Технология сочетает две важных инновации. Первая — специальная фазовая маска, которая задает полную трехмерную геометрию в оптическом поле. Она позволяет полностью полимеризировать сложные структуры, состоящие как из сплошных элементов, так и из пустот. Вторая — тщательно подобранный состав фотополимерной смолы, которая обеспечивает баланс между глубиной проникновения излучения и достаточным уровнем локального выделения энергии, гарантируя высокую точность полимеризации во всем объеме структуры.

Для того чтобы избежать размытия из-за дифракции, фазовую маску размещают перед источником света, а лазер фокусируют только на том объеме подложки, который должен стать готовой деталью, пишет Photonics.

«Мы управляем движением света сквозь смолу, создавая яркие зоны там, где должно происходить отверждение — то есть в тех участках, которые станут твердым телом напечатанного объекта, — и более темные зоны там, где отверждение не требуется», — пояснил Раджеш Менон, руководитель научной группы.

В результате за одну 7,5-секундную экспозицию были напечатаны миллиметровые структуры с разрешением около 24 мкм — полый цилиндр и куб — что соответствует производительности примерно 1 мм³ в секунду (или 10⁵ вокселей в секунду).

Важнейшее преимущество метода — его масштабируемость. Увеличение размера фазовой маски при сохранении шага пикселей около 1 мкм может поднять пространственно-частотное произведение до 10⁸ и более, что резко расширит число вокселей за одну экспозицию.

Метод голографической 3D-печати, осуществляемой за один цикл экспонирования, позволяет преодолеть присущие другим методам печати ограничения скорости, и открывает путь к высокоскоростному объемному производству с полным распараллеливанием процессов для научных и промышленных целей.

Хотя за последние годы качество голограмм значительно улучшилось, большинство существующих технологий позволяют формировать лишь одну голограмму за раз. В противном случае снижается качество изображения. Китайские исследователи создали программируемую метаповерхность, которая генерирует до 62 независимых голограмм одновременно, открывая путь к принципиально новым системам отображения, связи и отслеживания целей.