Новая технология «жидкой» трехмерной печати позволяет печатать объекты любой сложности всего за несколько минут

За последние годы область трехмерной печати развивалась и продолжает развиваться огромными шагами. Хотя большинство изготавливаемых на трехмерных принтерах вещей печатается из пластмассы, существуют трехмерные принтеры, печатающие металлом, стеклом, пищевыми концентратами и даже живыми клетками. Несмотря на это практически все принтеры работают на одном и том же принципе, они наносят слой материала и когда он затвердевает, наносят поверх него очередной слой. Такой подход обладает универсальностью, но у него имеется один весьма существенный недостаток — на печать даже самых маленьких объектов уходит весьма значительное время.

При использовании обычных трехмерных принтеров на печать объектов, высотой в несколько сантиметров, уходит по несколько часов времени. Но недавно, исследователи из компании Carbon3D и университета Северной Каролины разработали технологию CLIP (continuous liquid interface production), которая позволяет сократить время трехмерной печати более чем на два порядка в некоторых случаях. При печати по этой технологии объекты не создаются слой за слоем, а буквально вытягиваются непрерывным движением.

В технологиях трехмерной печати достаточно часто используется ультрафиолетовый свет, под воздействием которого затвердевают определенные полимерные материалы, так называемые фотополимеры. Однако, кислород, находящийся в воздухе, значительно замедляет процесс фотополимеризации (затвердевания) некоторых материалов, но исследователям удалось использовать этот эффект на пользу дела.

Основу нового трехмерного принтера составляет кювета, заполненная жидким фотополимером. Лучи ультрафиолетового света проходят сквозь прозрачное дно этой кюветы. А на самом дне кюветы, ниже слоя фотополимера, налит тонкий слой богатой кислородом жидкости, которая прозрачна для ультрафиолетового света, но само наличие которой препятствует затвердеванию в нижних слоях полимерного материала.

В начале процесса печати в кювету опускается металлическая пластина, поверхность которой касается поверхности жидкого полимера. Система управления принтером начинает двигать источники ультрафиолетового света, который проходит сквозь прозрачное дно и падает на поверхность металлической пластины, заставляя полимер затвердевать строго в необходимых местах. Заготовка будущего объекта прикрепляется к поверхности пластины и принтер начинает медленно поднимать ее над кюветой. В это время лучи света продолжают «обегать» заданные программой места, добавляя к уже затвердевшему полимеру все новые части, а в кювету подаются новые порции жидкого полимера, которые компенсируют его расход.

Такая замысловатая технология позволяет грубо печатать объекты со скоростью более 1 метра в час. А снижение скорости печати позволяет увеличить точность и разрешающую способность, которая, как было установлено, составляет менее 100 микрометров, что меньше, чем толщина человеческого волоса.