3D нанопринтер с ультравысоким разрешением бьет рекорды скорости печати

Печать трехмерных объектов с невероятно высокой детализацией стала возможной с использованием двухфотонной литографии. С помощью этой технологии можно создавать крохотные наноразмерные структуры. Исследователи Венского Технологического Университета совершили прорыв в области увеличения скорости данной технологии печати. Высокоточный 3D принтер в университете на несколько порядков быстрее, чем аналогичные устройства (см. видео).


Это открывает новые возможности применения, такие как, например, медицина...

Данное видео демонстрирует процесс 3D печати в реальном времени. Благодаря очень быстрому наведению лазерного луча, 100 слоев, содержащих примерно по 200 линий каждый, производятся за 4 минуты.

Новый Мировой Рекорд

Принтер использует жидкую смолу, которая застывает в конкретно определенных сфокусированным лазерным лучом местах. Фокусная точка лазерного луча направляется посредством подвижных зеркал и при прохождении оставляет полимеризованную твердую линию шириной лишь несколько сотен нанометров. Это высокое разрешение позволяет создавать сложные скульптуры размером с песчинку.
«До сегодняшнего дня такая техника была довольно медленной» – говорит профессор Юрген Штампфль (Jürgen Stampfl) с факультета Материаловедения и Технологии Университета Вены (Materials Science and Technology at the TU Vienna) – «Скорость печати измерялась миллиметрами в секунду. Наше устройство же позволяет делать 5 метров в секунду».

В двухфотонной литографии это – мировой рекорд!

Прогресс стал возможным благодаря комбинации нескольких передовых идей.
“Решающее значение имел вопрос улучшения контроля за механизмом зеркал” – говорит Ян Торгерсен (Jan Torgersen (TU Vienna)).

Зеркала постоянно движутся в процессе печати. Периоды ускорения и торможения должны быть отрегулированы очень четко, чтобы достичь высокоточных результатов и рекордной скорости печати.

Фотоактивные молекулы отверждают смолу

3D печать заключается не только в механике – химия структур играет ключевую роль в данном проекте.
«Смола содержит молекулы, которые активируются лазерным лучом. Они инициируют цепную реакцию в других компонентах смолы, называемых мономерами, и превращают их в твердое вещество» – говорит Ян Торгерсен.

Эти инициирующие молекулы активируются только в том случае, если они поглощают два фотона лазерного излучения одновременно, что происходит только в самом центре лазерного луча, где максимальна интенсивность. На контрасте с современными техниками 3D печати, твердый материал может быть создан где угодно из жидкой смолы, а не только на ранее созданном слое. Поэтому рабочая поверхность не должна быть специально подготовлена прежде чем может быть создан новый слой (см. видео). Это экономит много времени. Команда химиков под руководством профессора Роберта Лиска (Robert Liska (TU Vienna)) разработала подходящий инициирующий состав для применяемой особой смолы.

Исследователи по всему миру работают над созданием 3D принтеров – в университетах и в промышленности.
"Наше конкурентное преимущество здесь в Венском технологическом университете исходит из того, что у нас есть эксперты из самых различных областях, работающих над различными частями задачи, в одном университете», – говорит Юрген Штампфль. У нас есть специалисты в области материаловедения, оптимизации оптических источников, инженерии – все работают вместе.

Благодаря существенно увеличенной скорости можно создавать гораздо бОльшие объекты в заданный период времени. Это делает двухфотонную литографию технологией, интересной промышленности. В Венском Технологическом Университете ученые разрабатывают биологически совместимые смолы для медицинских нужд. Они могут быть использованы для создания остовов, куда живые клетки смогут прикрепляться, упрощая создание живых тканей. 3D принтер можно будет использовать для создания конструкционных частей для биомедицины и нанотехнологий.

Phocam: Венский Технологический Университет принимает участие в исследовательском проекте «Phocam», в рамках которого разрабатываются новые технологии 3D печати в тесном сотрудничестве с промышленностью: http://www.phocam.eu/



Источник