Ротационный 3D-принтер напечатал весь предмет одновременно по всему объему

Американские инженеры разработали 3D-принтер, позволяющий печатать объект одновременно по всему объему, а не послойно. Он проецирует излучение на крутящийся объем жидкого фотополимера, причем во время поворота меняется и проецируемое изображение. Метод позволяет печатать предметы из одного материала вокруг предмета из другого материала, рассказывают авторы статьи в Science.

Практически все существующие методы 3D-печати основаны на послойном создании предмета. Во время такой печати принтер сначала создает весь слой или полосы на нем, а затем переходит к следующему слою. Такой подход подразумевает, что принтер тратит много времени на печать, а также неизбежно создает неровные границы между печатаемыми слоями, что также влияет однородность свойств материала. В качестве альтернативы некоторые исследователи работают над созданием методов одновременной печати всего объема, но пока такие методы слабо развиты и не применяются на практике.

Инженеры под руководством Хейдена Тейлора (Hayden Taylor) из Университета Калифорнии в Беркли разработали новый метод объемной 3D-печати. За основу авторы взяли литографический метод, при котором излучатель облучает жидкий фотчувствительный полимерный прекурсор и заставляет его застывать в нужных местах. Однако, в отличие от большинства других литографических методов, исследователи не применяли послойное облучения. Вместо этого они выбрали процесс, по своей сути напоминающий компьютерную томографию.

Перед началом печати модель объекта преобразуется в множество проекционных изображений, на которых интенсивность света рассчитывается исходя из толщины материала в проекции на эту точку. Суперпозиция всех проекций дает такую дозу облучения и ее распределение по объему, при которых внутри сосуда с жидким прекурсором образуется твердый предмет заданной геометрии. После того, как предмет напечатан, оставшийся прекурсор можно слить, и достать из сосуда результат печати. Для получения такого распределения облучения инженеры использовали цилиндрический сосуд, расположенный на вращающемся круге, а также расположенный рядом с ней проектор.

В качестве примеров авторы напечатали множество различных предметов размером в несколько сантиметров. При этом на печать уходило примерно 30 — 120 секунд, а разрешение печати составляет 0,3 миллиметра. Помимо обычных фигур инженеры также продемонстрировали пример печати вокруг существующего объекта, создав таким способом ручку отвертки вокруг металлического основания:

В ноябре 2018 года группа швейцарских инженеров опубликовала работу с описанием аналогичного метода с проекционным облучением фотоотверждаемого полимера во вращающемся сосуде. Однако работа авторов не была опубликована в рецензируемом журнале, а публикация препринта произошла уже после подачи статьи американских исследователей.

В 2017 году та же группа американских инженеров представила другой метод проекционной печати с одновременным затвердеванием всего объема, однако он имеет заметные отличия. В этом методе сосуд с фотоотверждаемым полимером не вращается, а находится на месте и облучается тремя лучами, на пересечении которых происходит затвердевание.

Григорий Копиев