Изследователи от Университета на Юта са разработили нов метод за 3D печат, който позволява отпечатване на сложни микроскопични структури само с един лазерен импулс. За разлика от традиционните технологии, при които обектът се формира постепенно – слой по слой – новата система създава цялата структура наведнъж, което увеличава здравината на частите и значително ускорява производството.
Разработката се основава на специална наноструктурирана маска, която преобразува лазерния лъч в обемна холографска проекция на бъдещия продукт. Когато светлината преминава през тази маска, тя едновременно въздейства върху желаните области на фоточувствителния материал SU-8, като мигновено образува триизмерна структура в полимера.
Основното предимство на този подход е липсата на граници между отделните слоеве. Тези връзки често са слабото място на конвенционалните 3D отпечатани части, намалявайки здравината им. Новата технология позволява създаване на еднокомпонентни структури с по-равномерни свойства, отбелязва Interesting Engineering.
Технологията стъпва на принципите на фотолитографията, която е широко използвана в производството на микрочипове. Въпреки това, докато в полупроводниковата индустрия този метод обикновено се използва за създаване на плоски изображения върху повърхността на материал, учените от Юта го използват за формиране на триизмерни обекти.
Ключовият елемент на системата е специална нанолеща, която функционира като холографска маска. Тя компенсира разсейването на светлината в полимера и насочва лазерната енергия само към областите, където ще се формира бъдещият компонент.
По време на експерименти изследователите са успели да изработят масиви от микротръби с диаметър само около 6 микрометра. Дължината на тези структури е била 120 пъти по-голяма от диаметъра им, а самите елементи са запазили висока механична якост.
Тестовете показват, че отпечатаните микроканали са способни да движат течности чрез капилярно действие. Това означава, че технологията може да се използва при създаване на микрофлуидни устройства, микроелектронни компоненти, лаборатории върху чип (Lab-on-a-Chip) и други високопрецизни системи.
Друга характеристика на разработката е възможността за непрекъснато производство на микроскопичните структури. Учените демонстрират последователно отпечатване на множество части подред, което в крайна сметка би могло да превърне технологията в основа за по-продуктивни системи за масово производство на микрокомпоненти.
Методът все още има ограничения: текущата версия позволява прецизен контрол само на две пространствени измерения, въпреки че крайните продукти вече имат напълно оформена триизмерна форма. Екипът разработва в момента технология, която да позволи пълномащабен 3D печат, без да се жертва скоростта и точността.
