В последние годы технологии 3D-печати развивались стремительно. Однако долгое время они находились в своеобразном «перетягивании каната»: требовалась высокая точность — приходилось ждать часы; нужна была скорость — жертвовали деталями. Теперь, как сообщили исследователи из Университета Цинхуа (Китай), это противоречие удалось преодолеть.
В отличие от традиционной печати «точка за точкой» или «слой за слоем», новая методика использует высокоразмерные голографические световые поля, формируя трехмерную твердую структуру практически мгновенно.
Поразительно, но сложные объекты миллиметрового масштаба создаются всего за 0,6 секунды. При этом сохраняется высокая детализация: минимальный размер элементов достигает 12 микрометров.
Технология предлагает по-настоящему прорывное решение для биомедицины и нанотехнологий, устраняя компромисс между скоростью и точностью. Она может стать основой для новых приложений в гибкой электронике, микроробототехнике и создании высокоточных моделей биологических тканей.
Исследовательская группа представила метод под названием Digital Incoherent Synthesis of Holographic light fields (DISH) — развитие направления объемного аддитивного производства.
Обычные 3D-принтеры работают как терпеливый каменщик, аккуратно укладывая тонкий слой пластика за слоем. Это медленный, механический процесс.
DISH действует иначе — скорее как высокотехнологичный проектор. Он управляет «голографическими световыми полями», формируя весь трехмерный объект внутри резервуара с фотополимерной смолой одновременно.
Метод DISH продвигает объемную 3D-печать вперед, используя высокоскоростной вращающийся перископ, который проецирует свет под разными углами, устраняя необходимость физически вращать емкость со смолой.
Технология применяет итеративную оптимизацию голограмм. Система сохраняет четкое разрешение 19 микрометров в диапазоне одного сантиметра — значительно превосходя ограничения глубины резкости стандартных объективов. Это позволяет формировать миллиметровые объекты с экстремальной точностью за доли секунды — независимо от того, находится ли материал в покое или движется по жидкостному каналу.
Команда успешно протестировала метод с акрилатными материалами широкого диапазона вязкости. Сообщается, что система достигает скорости печати 333 кубических миллиметра в секунду при сохранении разрешения 12 микрометров — примерно в пять раз тоньше человеческого волоса.
Это достижение может существенно усилить высокотехнологичный сектор, открывая возможности для массового производства сложных аппаратных компонентов — например, модулей камер смартфонов и элементов фотонных вычислительных систем.
В медицине технология позволяет быстро создавать высокоточные модели биологических тканей, а в робототехнике — разрабатывать микророботов и гибкую электронику со сложной изогнутой геометрией.