Nowe podejście do cyfrowego wytwarzania światła rozwiązuje typowe problemy związane z drukowaniem 3D

2 listopada 2024

raport

Ten artykuł został zrewidowany zgodnie z procesem redakcyjnym i zasadami Science X. Redaktorzy zwrócili uwagę na następujące cechy, dbając jednocześnie o wiarygodność treści:

zweryfikowane fakty

publikacja poddana recenzji przez rówieśników

zaufane źródło

skorygowane błędy

przez Boba Yirka, Phys.org

Zespół naukowców materiałoznawców, badaczy medycznych i inżynierów związanych z wieloma instytucjami w Australii opracował nowy sposób przeprowadzania cyfrowego wytwórczości światłem, który radzi sobie z problemami obecnymi w obecnych metodach. W swoim artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature grupa opisuje swoją nową technikę, sposób jej działania oraz sposoby jej wykorzystania.

Tradycyjne drukowanie 3D polega na precyzyjnym rozpylaniu materiału ciekłego z dyszy na obiekt, gdzie twardnieje w miarę ochładzania, co powoduje jego wzrost wraz z dodawaniem warstw. Cyfrowa wytwórczość światłem to rodzaj druku 3D, który polega na użyciu laseru do tworzenia obiektów 3D zamiast dyszy - światło laserowe powoduje zastyganie materiału ciekłego.

Zostały opracowane dwie metody. Pierwsza opiera się na oknie, w której laser jest wystrzeliwany przez przezroczyste okno w zbiorniku z ciekłym prekursorem i na platformę, co powoduje zastyganie prekursora i wzrost pożądanego obiektu w dół. Drugie podejście nosi nazwę z góry na dół, i jak sugeruje nazwa, polega na wystrzeleniu lasera w dół do roztworu prekursora, co powoduje wzrost obiektu ku górze.

Oba podejścia borykają się z problemami zapewnienia stałego przepływu prekursora oraz rozpraszaniem ciepła. W tej nowej pracy badawczej zespół opracował zmodyfikowaną formę podejścia z góry na dół, która radzi sobie z oboma problemami - nazywają to dynamicznym drukiem interfejsowym.

Metoda polega na zmianie punktu drukowania na meniskusie, czyli krzywiźnie powierzchni (prekursora) ciekłej. Dokonuje się tego poprzez zastosowanie zbiornika na prekursora i użycie rurkowego głowicy nad zbiornikiem pod ciśnieniem. Posiada zawór, który pozwala na dodanie drgań akustycznych, które służą do oscylowania ciśnienia powietrza.

Podczas drukowania wzorce światła są rzucane w dół przez rurkę na meniskus, gdy głowica drukująca się porusza. Pożądany obiekt rośnie ku górze od dna zbiornika, zanurzony w ciekłym prekursorze. Ciśnienie wewnątrz rurki jest wykorzystywane do kontrolowania kształtu meniskusa. Nakładanie cieczy na obiekt, który jest drukowany, kontrolowane jest przez napięcie powierzchniowe i przyspieszane jest przez drgania, co skutkuje równomiernym przepływem prekursora.

Badania wykazały, że metoda ta jest zdolna do drukowania z prędkością do 0,7 milimetra na sekundę, z niewielką liczbą błędów i minimalnymi problemami z rozpraszaniem ciepła dzięki ciągłemu ruchowi cieczy prekursorowej.

Więcej informacji: Callum Vidler et al, Dynamic interface printing, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08077-6

Informacje o czasopiśmie: Nature

© 2024 Science X Network