Nov 3D svetlobni tiskalnik lahko ustvari orodja za vesoljsko ladjo v ničelni teži

Nova tehnika 3D tiskanja obljublja, da bo izdelala predmete z žarki svetlobe, ki bodo pomagali vsem vrstam strokovnjakov - od zoologov do ljudi na krovu vesoljskih plovil, ki morajo orodja narediti brez gravitacije.

Tehnika, opisana v članku, objavljenem v četrtek v reviji Znanost vključuje svetleče žarke na rumeno tekočino, občutljivo na svetlobo, da se ustvarijo trdni predmeti. Ta nova tehnika deluje tako: Znanstveniki ustvarijo 3D model predmeta, ki ga želijo, ustvarijo film in uporabijo projektor za prenos informacij v vrtljivi valj. Narava tekočine pomeni, da lahko uporabniki obložijo druge predmete v smoli; Tak primer je izdelava ročaja za izvijač okoli kovine.

Hayden Taylor, docent za strojništvo na Kalifornijski univerzi in višji avtor članka, pove Inverse da ta nova 3D tiskarska tehnika uporablja obstoječo strojno opremo, vendar bolj zapleteno uporablja svojo programsko opremo.

»Naprava, ki je potrebna za nov proces, je sama po sebi preprosta: zahteva video projektor, ki je lahko standardni projektor, in stalno vrtljivo količino svetlobno občutljivega materiala,« pravi Taylor. Nenavaden del, pojasnjuje, so izračuni, ki se uporabljajo za prevajanje 3D modela v videoposnetek - vendar celo, da se "lahko izvede z osebnim računalnikom, če je to potrebno".

Tiskalnik je bil zasnovan tako, da je pregledal računalniško tomografsko skeniranje, ki ga zdravniki uporabljajo za iskanje tumorjev s pošiljanjem elektromagnetnih valov v telo. Ekipa je morala izračunati, koliko svetlobe je treba poslati in kdaj se je polnila smola valja. Ko svetloba zadene smolo, fotosenzitivne molekule izčrpajo raztopljeni kisik in tako ustvarijo trdno strukturo. Ostanek materiala je mogoče ponovno uporabiti za druge projekte, metoda pa praktično ne ustvarja odpadkov.

Prihaja v času, ko 3D tiskanje doživlja nekaj renesanse, ki sledi množičnemu zvoku okoli območja leta 2013. Samo v zadnjih dveh mesecih so raziskovalci na Univerzi Columbia odkrili pot do 3D tiskanja lesa, druga ekipa je pokazala, kako lahko uporabniki ustvarite celotno sceno poroke, raziskovalci na Univerzi Michigan pa so ustvarili metodo, ki lahko natisne predmete 100-krat hitreje kot prej.

Tipični 3D tiskalniki običajno delujejo kot njihovi pisarniški partnerji, ki plastijo ali plastiko ABS ali polilaktično kislino postopoma tvorijo predmete. Ta tehnika, znana kot modeliranje taljenja, ponavadi proizvaja predmete pri visoki hitrosti, vendar z nizko natančnostjo.

»Ne tiskamo po plasti, kot je tradicionalno,« pravi Taylor. "V nekaterih drugih procesih lahko uporaba plasti povzroči nastanek notranjih praznin ali napak in ima za posledico manj gladko površino, ki lahko zmanjša moč ali močno poveča moč."

Alternativna tehnika, znana kot stereolitografija, ki jo uporablja ekipa na Univerzi v Michiganu, uporablja ultravijolični laser za ustvarjanje predmeta v smoli. Zveni podobno kot tehnika, ki jo je uporabil Taylorjev tim računska aksialna litografija - Toda v tem novem obdobju 3D tiskanja obstajajo zanimive razlike med tehnikami.

»Komponente ne vlečemo v ravni liniji, temveč vrtimo tiskarski volumen glede na vir svetlobe,« pravi Taylor. »To pomeni, da lahko resnično ustvarimo vse točke 3D objekta hkrati in ne zaporedno.

»Tudi v našem postopku med tiskanjem ni premikanja natisnjenega predmeta glede na okoliški material. To je izjemen vidik našega pristopa, ki nam omogoča, da natisnemo v izjemno viskozne materiale in odpravimo omejitve hitrosti tiskanja, ki jih lahko pretok tekočin naloži drugim procesom. «

Kako se ta nova tehnika lahko uporablja na krovu vesoljskih ladij

Tehnika bi lahko bila celo koristna za astronavte v vesolju. Taylor pravi, da je "vsekakor mogoče, da bi se deli, ki jih je naredila izračunana aksialna litografija lahko uporabili v vesolju," in dodal, da bi "domneval, da breztežnost lahko dejansko pomeni dodatno korist za ta proces."

Glavna težava pri uporabi CAL na Zemlji je, da lahko objekt potone v smolo, ko se upodablja. Skupina je oblikovala smolo tako, da se objekt med procesom tiskanja ne potopi na izmerljivo razdaljo, vendar pa lahko zmanjšanje gravitacije to zmanjša.

Če Elon Musk in podobno dosežeta sanje o pošiljanju ljudi na Mars in začetku kolonije, bodo morda svoje raziskovalce poslali na rdeči planet s projektorjem in ogromno kadjo smole, pripravljeno za izdelavo lastnega orodja. Vsaj bi morali uporabiti nekaj za gledanje filmov.

Preberite povzetek prispevka z naslovom „Proizvodnja volumetričnih aditivov s pomočjo tomografske rekonstrukcije“ spodaj:

Aditivna proizvodnja obljublja ogromno geometrijsko svobodo in možnost združevanja materialov za kompleksne funkcije. Omejitve hitrosti, geometrije in kakovosti površine aditivnih procesov so povezane z odvisnostjo od plastenja materiala. Prikazali smo sočasno tiskanje vseh točk znotraj tridimenzionalnega objekta z osvetljevanjem rotirajočega volumna fotosenzitivnega materiala z dinamično razvijajočim se svetlobnim vzorcem. Tiskane lastnosti, tako majhne, ​​kot 0,3 mm, natisnemo v inženirske akrilatne polimere, kakor tudi tiskamo mehke strukture z izjemno gladkimi površinami v želatinski metakrilatni hidrogel. Naš proces nam omogoča izdelavo komponent, ki obdajajo druge že obstoječe trdne predmete, kar omogoča izdelavo več materialov. Razvili smo modele za opisovanje zmogljivosti hitrosti in prostorske ločljivosti. Prikazali smo tudi čas tiskanja 30-120 s za različne centimetrske objekte.