Мгновенная печать 3D-объектов с помощью томографии


Вместо того, чтобы заставлять вас ждать часами или днями, новый подход к 3D-печати дает вам объект почти сразу. Это похоже на магию, но все это связано с адаптацией уже весьма успешного алгоритма.

Если вы когда-либо наблюдали, как 3D-принтер медленно создает 3D-объект по одной строке за раз, вы знаете, что это довольно быстро надоест. Большая проблема стандартной машины в том, что на изготовление детали уходит так много времени. Если вам нужно подождать ночь, чтобы увидеть идеальный результат, тогда ОК. Но не в порядке, если не в порядке – та часть, которая есть. В большинстве случаев 3D-печать – это итеративное дело. Вы пробуете дизайн, распечатываете его, обнаруживаете, что он не совсем правильный, настраиваете дизайн, распечатываете его и так далее. Это может сделать 3D-печать кошмаром, а не мечтой.

Проблема в том, что принтер создает форму по точкам путем нанесения горячего пластика. В новом подходе используется жидкая смола, которая может затвердеть под воздействием света. В этот момент вы, вероятно, думаете, что уловка состоит в том, чтобы использовать, скажем, два лазера для сканирования формы, затвердевающей смолу, в месте пересечения двух лучей и обеспечения достаточного количества света, чтобы произошла химическая реакция. Это хорошо, но если подумать об этом немного по-другому, это намного быстрее. Ключ к проблеме – вспомнить томографию.

В томографии рентгеновский луч используется для сканирования трехмерного объекта из ряда положений. Каждое сканирование дает данные о срезе объекта. Что примечательно и не очевидно, так это то, что данные на срезах можно использовать для вычисления того, как выглядел исходный трехмерный объект, включая его внутреннюю структуру.

Это пример «обратной» задачи. Можете ли вы восстановить объект, учитывая данные, которые объект создал при взаимодействии с лучом? Например, вы можете спросить, какая форма отвечает за набор захваченных теней или какой объект находится за углом в зависимости от того, как он изменяет свет, который вы видите за углом.

Томография – это умно, но при чем тут 3D-печать?

Вместо того чтобы сканировать смолу по точкам, исследователи из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса и Калифорнийского университета в Беркли использовали томографический алгоритм для проецирования среза объекта. Обратите внимание, что ни один срез не обладает достаточной мощностью для схватывания смолы. Это совокупный эффект нескольких проецируемых срезов, который в конечном итоге создает достаточно энергии для затвердевания части смолы. Это обратный томографическому алгоритму. Так это обратная задача или просто проблема?

Взгляните на систему в действии:

Возможность создавать объект внутри другого объекта без каких-либо опорных стоек, как это требуется в обычном 3D-принтере, впечатляет.

Взгляните на конструкцию сферы в клетке:

Конечно, есть проблемы. Пока можно изготовить только мелкие детали, а точность можно улучшить, но это только начало. Окончательный успех зависит не только от химии, но и от оптики и информатики.

А вы можете угадать, как исследователи называют свой принтер?

Репликатор.


Добавить комментарий