Учёные научились допечатывать детали прямо на готовых устройствах
Исследователи разработали новую технологию томографической 3D-печати, которая позволяет за несколько секунд создавать элементы на существующих объектах или даже вокруг них. С её помощью уже удалось напечатать микрофлюидные каналы внутри герметичной камеры, высокоточную шестерню на стальном стержне и миниатюрную линзу прямо на работающем светодиоде.
В отличие от традиционных методов, формирующих изделие слой за слоем, новая система проецирует множество световых изображений во вращающуюся ёмкость с фотополимерной смолой. При достижении нужной дозы энергии требуемая трёхмерная структура затвердевает практически одновременно. Ключом к прорыву стала вычислительная платформа Dr.TVAM, которая физически точно моделирует распространение света с учётом отражения, преломления и рассеяния от уже находящихся в смоле объектов.
Благодаря этому платформа позволила печатать вокруг стеклянных сфер, на полированных металлических стержнях и внутри камер с отверстиями, которые раньше полностью нарушали процесс. В одном из экспериментов система менее чем за минуту автоматически определила положение двух стеклянных сфер в гидрогеле и напечатала вокруг них защитные полости и каналы, соединив их с выводами камеры. Ещё одним подтверждением возможностей стала линза, сформированная прямо на светодиоде: после включения она спроецировала символ на экран, превратив обычный компонент в миниатюрный проектор без дополнительной сборки.
Разработка, описанная в журнале Nature Communications, решает одну из главных проблем объёмной 3D-печати — искажение света при наличии в смоле металлических или стеклянных элементов. Предыдущие модели упрощённо считали их полностью прозрачными или непрозрачными, что приводило к браку. Исходный код и данные открыты, чтобы другие группы могли развивать технологию. В перспективе метод позволит создавать стерильные микрофлюидные системы, интегрировать оптику в электронику и допечатывать функциональные элементы на готовых промышленных изделиях.
