Совсем недавно исследования показали, что с помощью света можно добиться намного более быстрой 3D-печати, чем при печати старым методом. В привычном способе пластиковые нити добавляются слой за слоем, поэтому такая 3D-печать требует намного больше времени. В новом подходе 3D-печати ученые научились создавать трехмерные объекты не последовательными слоями, а целиком. Это позволяет ускорить рабочие процессы в 100 раз.
Все это время 3D-печать выполняла относительно небольшие производственные работы. Сейчас принтеры производят партии продукции не более 10 000 одинаковых предметов. Обычная 3D-печать изготавливает работы с типичными сроками производства от одной до двух недель. А это означает, что современные методы 3D-печати слишком медленные. Тим Скотт, который возглавлял разработку более быстрого подхода к 3D-печати с Марком Бернсом, сказал: «При использовании традиционных подходов печати наладить крупное производство невозможно, если у вас нет сотен машин».
Что такое 3D печать
3D-печать делает трехмерные объекты, в отличие от традиционной печати, например, с чернилами на бумаге. 3D печать означает создание объектов путем внесения или добавления слоев до тех пор, пока вы не получите свой продукт. Исследователи из Мичиганского университета показали, что вместо создания слоя пластиковых нитей слой за слоем новый подход к 3D-печати поднимает сложные формы из емкости с жидкостью до 100 раз быстрее.
Новое производство будет работать наоборот. Вместо того, чтобы “прибавлять” оно будет “забирать”. Например, человек может начать работу с большого блока из пластика или металла и постепенно расходовать его, пока не получит свой желаемый продукт.
Быстрая 3D-печать с использованием двух источников света
В этом новом методе 3D-печати специалисты использовали два источника света, чтобы контролировать, где рабочий состав затвердевает, а где еще остается жидким. Это позволило ученым затвердевать рабочему составу в гораздо более сложные узоры и елементы. Специалисты могли сделать трехмерный барельеф за один подход, а не серию 2D сечений или 1D линий. Такие принтеры являются одними из первых «настоящих» 3D-принтеров, которые смогут быстро и четко выполнять работу.
Сложности разработок
Настоящий 3D-подход – это не просто трюк, специалистам необходимо было преодолеть ограничения предыдущих попыток печати. А именно, рабочий состав имел тенденцию затвердевать на окне, через которое проходит свет. Авторы проекта создали относительно большую область, где не было затвердевания. Затем они смогли использовать более толстые смолы, возможно, с дополнительными химическими добавками для усиления качества конечного продукта. Теперь можно производить более долговечные изделия за короткое время.
Быстрая 3D-печать – замена кислорода на свет
Более ранним решением проблемы затвердевания на окне было пропуск кислорода. Кислород проникает в состав и останавливает затвердевание возле окна, оставляя пленку жидкости, которая позволяет оторвать вновь напечатанную поверхность. Исследователи смогли остановить затвердевание, заменив кислород вторым светом. Впоследствии они создали значительно больший, миллиметровый зазор между окном и объектом в принтере. Больший зазор позволяет смоле течь с гораздо большей скоростью – в тысячи раз быстрее.
Заменив кислород вторым источником света, чтобы остановить затвердевание, команда из Мичигана может создать гораздо больший зазор между объектом и окном – толщиной в миллиметры, что позволяет смоле течь в тысячи раз быстрее. Ключом к их успеху были химические исследования. В обычных системах существует только одна реакция. Где бы ни светил свет, фотоактиватор делает смолу твердой.
Этот новый подход имеет фотоингибитор, который реагирует на длину волны света. При традиционных методах печати можно контролировать затвердевание только в 2D плоскости. Благодаряболее быстрому подходу к 3D-печати исследователи могут создавать два типа света для отверждения смолы практически в любом 3D-месте рядом с окном освещения.
Новый метод делает жидкий элемент производства твердым, используя два источника света, чтобы контролировать, где он затвердевает и где он остается жидким. Это позволяет команде укрепить материал в более сложную и качественную работу. Теперь специалисты могут сделать трехмерный барельеф за один снимок, а не в виде серии 1D или 2D сечений.
Но поскольку этот зазор составляет всего около толщины куска прозрачной ленты, смола должна быть очень жидкой, чтобы достаточно быстро течь в крошечный зазор между вновь затвердевшим объектом и окном, когда деталь тянет вверх. Это ограничивает такую печать небольшими индивидуальными продуктами, которые будут обрабатываться более бережно, такие как стоматологические устройства и стельки для обуви.
На сайте: Автор и редактор статей на сайте pobetony.ru
Образование и опыт работы: Высшее техническое образование. Опыт работы на различных производствах и стройках – 12 лет, из них 8 лет – за рубежом.
Другие умения и навыки: Имеет 4-ю группу допуска по электробезопасности. Выполнение расчетов с использованием больших массивов данных.
Текущая занятость: Последние 4 года выступает в роли независимого консультанта в ряде строительных компаний.