Самый быстрый высокоточный 3D-принтер

3D-принтеры, работающие в диапазоне миллиметров и более, все шире используются в процессах промышленного производства. Однако многие приложения требуют точной печати на микрометрической шкале с гораздо более высокой скоростью. Исследователи в настоящее время разработали систему для печати высокоточных объектов сантиметрового размера с субмикронными деталями с непревзойденной скоростью.

Метаматериал, напечатанный с помощью новой системы, состоит из сложной трехмерной решетчатой структуры в масштабе микрометров. (Фото: Винсент Хан, KIT)

 

3D-принтеры, работающие в диапазоне миллиметров и более, все шире используются в процессах промышленного производства. Однако многие приложения требуют точной печати на микрометрической шкале с гораздо более высокой скоростью. Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) в настоящее время разработали систему для печати высокоточных объектов сантиметрового размера с субмикронными деталями с непревзойденной скоростью.

Чтобы продемонстрировать не только скорость, но и надежность их установки, исследователи напечатали решетчатую структуру размером 60 кубических миллиметров с деталями вплоть до микрометровой шкалы. Он содержит более 300 миллиардов вокселей (воксел - это трехмерный аналог элемента пикселя или 2D-изображения). «Мы значительно превзошли рекорд, достигнутый крыльями самолетов с 3D-печатью. Это новый мировой рекорд», - говорит профессор Мартин Вегенер, пресс-секретарь Кластера передового опыта «3D Matter Made To Order» (3DMM2O), в рамках которого система была разработана.

Для этого типа 3D-печати лазерный луч, управляемый компьютером, проходит жидкостный фоторезист. Материал, находящийся только в фокусе лазера, подвергается его воздействию и отверждается. «Фокусные точки соответствуют соплам струйного принтера, единственное отличие состоит в том, что они работают в трехмерном пространстве», - говорит первый автор публикации Винсент Хан. Таким образом, могут быть изготовлены высокоточные филигранные структуры для различных применений, таких как оптика и фотоника, материаловедение, биоинженерия или техника безопасности.

Как правило, несколько сотен тысяч вокселей в секунду производятся с помощью одного лазерного светового пятна. Это означает, что он был почти в сто раз медленнее, чем графические струйные принтеры, что до сих пор мешало многим приложениям.

Ученые из KIT и Квинслендского технологического университета (QUT) в Брисбене / Австралия в настоящее время разработали новую систему в рамках кластера совершенства 3DMM2O. Используя специальную оптику, лазерный луч делится на девять частичных лучей, каждый из которых фокусируется на фокусе. Все девять частичных пучков могут использоваться параллельно, и благодаря усовершенствованному электронному управлению они могут перемещаться точно намного быстрее, чем когда-либо.

Это и некоторые другие технические усовершенствования позволили исследователям достичь скорости 3D-печати около 10 миллионов вокселей в секунду, что соответствует скорости, достигнутой графическими 2D-струйными принтерами.

KIT продолжит исследования и разработки в этой области.

«В конце концов, 3D-принтеры будут использоваться не только для печати одной страницы, но и для больших объемов», - говорит Хан. Это также потребует прогресса в химии. Например, более чувствительные фоторезисты необходимы для генерации большего количества фокусных точек на одном и том же выходе лазера.

Источник: https://www.kit.edu/kit/english/pi_2020_007_fastest-high-precision-3d-printer.php