Исследователи из Concordia разработали новый метод 3D-печати, использующий акустические голограммы. Они говорят, что он быстрее существующих методов и позволяет создавать более сложные объекты.
Процесс, называемый голографической прямой звуковой печатью (HDSP), описан в недавней статье в журнале Nature Communications. Он основан на методе, представленном в 2022 году, который описывает, как сонохимические реакции в микроскопических областях кавитации — крошечных пузырьках — создают чрезвычайно высокие температуры и давление в течение триллионных долей секунды, чтобы затвердеть смолой в сложные узоры.
Теперь, встраивая эту технологию в акустические голограммы, которые содержат поперечные изображения определенного дизайна, полимеризация происходит намного быстрее. Он может создавать объекты одновременно, а не по вокселям.
Чтобы сохранить точность желаемого изображения, голограмма остается неподвижной внутри печатного материала. Печатная платформа прикреплена к роботизированной руке, которая перемещает ее на основе заранее запрограммированного алгоритма, разработанного по шаблону, который сформирует готовый объект.
Мутукумаран Пакирисами, профессор кафедры машиностроения, промышленной и аэрокосмической техники, руководил проектом. Он считает, что это может повысить скорость печати до 20 раз, при этом потребляя меньше энергии.
«Мы также можем изменять изображение во время выполнения операции», — говорит он. «Мы можем изменять формы, комбинировать несколько движений и изменять печатаемые материалы. Мы можем создавать сложную структуру, контролируя скорость подачи, если оптимизируем параметры для получения требуемых структур».
Технологический скачок
По словам исследователей, точное управление акустическими голограммами позволяет хранить информацию о нескольких изображениях в одной голограмме. Это означает, что несколько объектов могут быть напечатаны одновременно в разных местах в пределах одного и того же пространства печати.
В результате акустическая голография станет стартовой площадкой для инноваций в самых разных областях: ее можно использовать для создания сложных структур тканей, локализованных систем доставки лекарств и клеток и передовой тканевой инженерии. Реальные приложения включают создание новых форм кожных трансплантатов, которые могут улучшить заживление и улучшить доставку лекарств для терапии, требующей определенных терапевтических агентов в определенных местах.
Он добавляет, что, поскольку звуковые волны могут проникать через непрозрачные поверхности, HSDP можно использовать для печати внутри тела или за твердым материалом. Это может быть полезно при восстановлении поврежденных органов или деликатных частей, расположенных глубоко внутри самолета.
Исследователи полагают, что HDSP имеет потенциал стать технологией, меняющей парадигму. Он сравнивает ее с передовой технологией 3D-печати на основе света, которая прошла путь от стереолитографии, в которой лазер используется для затвердевания одной точки смолы в твердый объект, до цифровой обработки света, которая одновременно отверждает целые слои смолы.
«Вы можете представить себе возможности», — говорит он. «Мы можем печатать за непрозрачными объектами, за стеной, внутри трубки или внутри тела. Метод, который мы уже используем, и устройства, которые мы используем, уже одобрены для медицинских применений».
Источник: https://www.nature.com/articles/s41467-024-50923-8
Вас также может заинтересовать: