Новый метод 3D-печати изготавливает модель целиком, а не послойно

3D-принтеры становятся всё более доступными и распространёнными. Существует целый спектр технологий воссоздания объёмной модели в материале: это и метод экструзии путём нанесения полос расплавленного пластика, и фотополимерный с помощью попиксельного или послойного затвердевания материала, и лазерное запекание порошка, и ламинирование. Но так или иначе, все эти способы относятся к аддитивному производству, то есть связаны с последовательным, слой за слоем, созданием фигуры. Отдельной группой стоят фрезерные станки, лазерные граверы и резаки.

Новая технология, созданная калифорнийскими технологами, использует совершенно иной подход и производит сразу цельную структуру путём проецирования света на ёмкость с полупрозрачной полимерной смолой, которая затвердевает под действием излучения. Её прозвали «репликатором» в честь прибора из саги «Звёздный путь», способного материализовать практически любой неодушевлённый предмет. Новая разработка в самом деле делает научную фантастику на шаг ближе к реальности.

«Это захватывающее достижение для быстрого создания прототипов довольно небольших и прозрачных деталей», — сказал химик Джозеф Де Симоне (Joseph DeSimone) из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Инженер-электрик Хейден Тейлор (Hayden Taylor) из Калифорнийского университета в Беркли объяснил, что принтер, описанный в журнале Science, напоминает компьютерную томографию в обратном порядке. В томографах рентгеновская трубка вращается вокруг пациента, снимая изображения срезов внутренних органов тела. Затем с помощью компьютера эти проекции используются для создания трехмерного изображения.

Команда разработчиков, напротив, использовала компьютерную 3D-модель объекта для создания проекций под разными углами. Затем они заставили цилиндрический контейнер, наполненный акрилатом, вращаться синхронно с работой обычного цифрового проектора, излучающего соответствующие плоские изображения в нужный момент времени. «По мере вращения ёмкости количество света, получаемого каждой точкой, можно контролировать индивидуально. Если световой поток превышает определенное значение, жидкость затвердевает», — объяснил Хейден Тейлор.

Это химическое вещество является сложным эфиром акриловой кислоты и отличается склонностью к полимеризации: как только количество поглощённых фотонов достигает определенного порога, молекулы смолы соединяются в цепочки, образуя твёрдый полупрозрачный пластик. Оставшаяся жидкость затем удаляется.

Если говорить о скорости работы экспериментального прототипа, то показанная на прилагаемом видео копия скульптуры Огюста Родена «Мыслитель» высотой в несколько сантиметров печаталась около двух минут.

По словам господина Тейлора, данный метод превосходит существующие не только по скорости печати и более гладким поверхностях (хотя, в отношении передачи деталей, похоже, дела обстоят не очень хорошо), но и возможностью печатать поверх существующих объектах для создания их новой части или своего рода оболочки. Учёные предполагают, что метод может быть использован для создания медицинских или оптических компонентов.