اکنون می توان اشیاء را در رزین مات به صورت سه بعدی چاپ کرد

23 مه 2022 -توسط Ecole Polytechnique Federale de Lozanne

یودا کوچولو اعتبار: © 2022 EPFL

تیمی از مهندسان EPFL یک روش پرینت سه بعدی ایجاد کرده اند که از نور برای ساختن اجسام از رزین مات در عرض چند ثانیه استفاده می کند. پیشرفت آنها می تواند کاربردهای امیدوارکننده ای در صنعت زیست پزشکی مانند ساخت شریان های مصنوعی داشته باشد.

در سال 2017، مهندسان آزمایشگاه دستگاه‌های فوتونیک کاربردی EPFL (LAPD)، در دانشکده مهندسی، یک چاپگر سه‌بعدی طراحی کردند که قادر به ساخت اشیا تقریباً آنی است. اکنون، پنج سال بعد، این تیم دستگاه و روش چاپ خود را بهبود بخشیده اند و می توانند اشیایی از رزین مات تولید کنند – چیزی که قبلا هرگز امکان پذیر نبود.

چاپگر سه بعدی EPFL یکی از سریعترین چاپگرهای جهان است. در حالی که بیشتر پرینترهای سه بعدی با قرار دادن لایه به لایه مواد در فرآیندی به نام تولید افزودنی کار می کنند، چاپگر EPFL از روش حجمی استفاده می کند. کریستف موزر، استاد دانشگاه لس آنجلس، می گوید: ما رزین را در ظرفی می ریزیم و می چرخانیم.سپس نور را در زوایای مختلف به ظرف می‌تابانیم و باعث می‌شود که رزین در هر جایی که انرژی انباشته شده در رزین از سطح معینی فراتر رود جامد شود. این روش بسیار دقیقی است و می‌تواند اشیایی را با وضوحی مشابه با تکنیک‌های چاپ سه بعدی موجود تولید کند. روش حجمی مهندسان را می توان برای اشیاء تقریباً به هر شکلی به کار برد و آنها تصمیم گرفتند با ایجاد یک Yoda کوچک آن را آزمایش کنند. فقط 20 ثانیه طول کشید تا آنها مجسمه را بسازند، در حالی که حدود 10 دقیقه برای یک فرآیند تولید افزودنی معمولی لازم است.

پرتوهای نور می توانند رزین را با برهمکنش با یک ترکیب حساس به نور موجود در پلاستیک جامد کنند. Antoine Boniface، فوق دکترای LAPD می‌گوید: «روش ما تنها در صورتی کار می‌کند که نور از رزین در یک خط مستقیم بدون انحراف عبور کند.» تا به حال ما همیشه از رزین شفاف استفاده می‌کردیم، اما می‌خواستیم ببینیم که آیا می‌توانیم اشیاء را در نوع رزین مات چاپ کنیم که در صنعت زیست پزشکی استفاده می‌شود.

چالش استفاده از رزین مات در فرآیندهای حجمی این است که نور به آرامی منتشر نمی‌شود و انباشتن مقدار انرژی لازم برای جامد شدن رزین را دشوار می‌کند.

 خورخه مادرید وولف، دانشجوی دکترای تخصصی، می‌گوید: «با رزین مات، وضوح زیادی را در جسم چاپی از دست دادیم. بنابراین ما سعی کردیم راه حلی ارائه کنیم که به ما امکان می دهد اشیاء را در این رزین بسازیم اما بدون از دست دادن مزایای چاپگر سه بعدی خود.

راه حلی که مهندسان پیدا کردند در واقع بسیار ساده بود. آنها ابتدا از یک دوربین فیلمبرداری برای مشاهده مسیر نور در رزین استفاده کردند و سپس محاسبات کامپیوتری را برای جبران اعوجاج پرتو نور طراحی کردند. آنها چاپگر خود را طوری برنامه ریزی کردند که این محاسبات را انجام دهد و پرتوهای نور را در حین کار چاپگر تصحیح کند. این روش اطمینان حاصل کرد که مقدار انرژی مورد نیاز برای جامد شدن رزین در نقاط مورد نظر می رسد. با تنظیم محاسبات کامپیوتری، مهندسان توانستند اشیاء را در رزین مات و تقریباً با همان دقتی که برای رزین شفاف چاپ می‌کردند، چاپ کنند – که یک پیشرفت مهم است .

از روش LAPD می توان برای چاپ سه بعدی مواد بیولوژیکی مانند شریان های مصنوعی استفاده کرد. به عنوان گام بعدی، مهندسان امیدوارند که بتوانند چندین ماده را به طور همزمان چاپ کنند و وضوح چاپگر خود را از یک دهم میلی متر به یک میکرومتر افزایش دهند. تحقیقات مهندسان در Advanced Science منتشر شده است.