Während herkömmliche 3D -Drucker arbeiten, indem er Materialschichten abgelegt hat, beinhaltet die tomografische volumetrische Additive Manufacturing (TVAM) Laserlicht an einem rotierenden Harzfläschchen, bis sie härtet, wo die akkumulierte Energie einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Ein Vorteil von TVAM besteht darin, dass es in Sekundenschnelle Objekte produzieren kann, verglichen mit etwa 10 Minuten für den 3D-Druck auf Schichtbasis. Ein Nachteil ist jedoch, dass es sehr ineffizient ist, da nur etwa 1% des codierten Lichts das Harz erreichen, um die gewünschte Form zu erzeugen.
Forscher des EPFL -Labors für angewandte photonische Geräte unter der Leitung von Professor Christophe Moser und vom SDU Center for Photonics Engineering unter der Leitung von Professor Jesper Glu?Naturkommunikation Dies reduziert die Menge an Energie, die zur Herstellung von Objekten erforderlich ist, erheblich und erhöht gleichzeitig die Auflösung. Die Technik umfasst die Projektion eines dreidimensionalen Hologramms einer Form auf das Spinnharzleiter. Im Gegensatz zu herkömmlichem TVAM, das Informationen in der Amplitude (Höhe) projizierter Lichtwellen codiert, nutzt die holographische Methode ihre Phase oder Position.
Diese kleine Veränderung hat einen großen Einfluss. „Alle Pixeleingänge tragen zum holographischen Bild in allen Ebenen bei, was uns mehr Lichteffizienz sowie eine bessere räumliche Auflösung im endgültigen 3D -Objekt verleiht, da die projizierten Muster in der Projektionstiefe gesteuert werden können“, fasst Moser zusammen.
In den kürzlich veröffentlichten ArbeitenAnwesend Das Team druckte komplexe 3D -Objekte wie Miniaturboote, Kugeln, Zylinder und Kunstwerke in weniger als 60 Sekunden mit außergewöhnlicher Genauigkeit unter Verwendung von 25 -mal weniger optischer Kraft als frühere Studien.
Komplexe biologische Strukturen nachahmen
Die Hologramme werden unter Verwendung einer Technik namens Holotile erzeugt, die von Professor Glückstad erfunden wurde. Holotile beinhaltet die Überlagerung mehrerer Hologramme eines gewünschten Projektionsmusters und eliminiert zufällige Lichtstörungen, die als Speckle -Rauschen bezeichnet werden und ansonsten körnige Bilder erzeugen würden. Obwohl bereits über die Herstellung von Holographic Volumetric Additive berichtet wurde, ist der Ansatz des gemeinsamen EPFL-SDU-Teams der erste, der so hochgedruckte 3D-gedruckte Objekte liefert, vor allem dank der Verwendung von Holotile.
Der EPFL-Student und der führende Autor Maria Isabel Alvarez-Castaño erklärt, dass ein weiterer einzigartiger Aspekt des holographischen Ansatzes darin besteht, dass die Hologrammstrahlen „Selbstheilung“ gemacht werden können, was bedeutet, dass sie sich durch ein Harz ausbreiten können, ohne von kleinen Partikeln von Kurs geworfen zu werden. Diese Selbstheilungseigenschaft ist für den 3D-Druck mit Bio-Resinen und Hydrogelen, die mit Zellen beladen sind, unerlässlich, wodurch die Methode ideal für biomedizinische Anwendungen geeignet ist.
„Wir sind daran interessiert, unseren Ansatz zum Aufbau von 3D-komplexen Formen biologischer Strukturen zu nutzen und es uns ermöglichen, Bio-Print zu ermöglichen, beispielsweise lebenskalige Modelle von Geweben oder Organen“, sagt Alvarez-Castaño.
In Zukunft soll das Team die Effizienz ihrer Methode ein weiteres Zweifach verbessern. Moser sagt, dass mit einigen rechnerischen Verbesserungen das ultimative Ziel darin besteht, die holographische volumetrische additive Herstellung zu verwenden, um Objekte herzustellen, indem sie einfach ein Hologramm auf ein Harz projizieren, ohne es zu drehen. Dies könnte die volumetrische additive Herstellung weiter vereinfachen und das Potenzial für hochvolumige, energieeffiziente Herstellungsprozesse erhöhen. Er fügt hinzu, dass die Tatsache, dass die Hologramme unter Verwendung von Standard -kommerziellen Geräten codiert werden können, die Praktikabilität des Ansatzes erhöht.
„Die holographische Ergänzung der TVAM -Technologie bereitet die Bühne für die nächste Generation effizienter, präziser und schneller volumetrischer additiver Fertigungssysteme“, fasst er zusammen.
