Nový laser tisícinásobně zrychlí světelný 3D tisk

24. 10. 2019 – 18:38 | autor: Ladislav Loukota | komentáře:

Nový laser tisícinásobně zrychlí světelný 3D tisk
Stereolitografická fotopolymerová 3D tiskárna | zdroj: Profimedia.cz

Dlouho slibovaný aplikovaný 3D tisk se k nám možná blíží rychlostí světla. Ale ne tak, jak byste nejspíš čekali.

Trojrozměrný tisk předmětů byl na počátku dekády oslavován jako cosi, co může změnit výrobu většiny zboží. Předpoklad se zatím nepotvrdil. 3D tisk v domácnostech nadšenců tak většinou tlačí plasty do kýženého dekorativního předmětu.

Není 3D tisk jako 3D tisk

Neznamená to ale, že plastový tisk je jedinou podobou myšlenky. Kovový tisk, v němž dosáhl vloni průlomu Hewlett Packard, začíná měnit zejména průmyslovou produkci. Biotisk vytváří maso bez zvířat anebo tkáně, které by jednou mohly vést k produkci orgánů na míru.

A pak je tady také světelný tisk, přesněji dvoufotonová fotopolymerace (TPL). V té světelný paprsek zpevňuje tekutou pryskyřici, díky čemuž může být předmět doslova vytažen z kádě, v níž ještě před chvíli měl jeho materiál jenom tekutou podobu.

Fotopolymerace je stále experimentálního rázu, má však teoreticky výhodu ve své rychlosti. Teoreticky. 

Dosavadní metody mohly tisknout buď rychle, ale s horším rozlišením, anebo pomalu, ale s rozlišením lepším. FP-TPL kombinuje obojí.

Možná bude mít rychlý tisk výhodu i ve svém detailu. Nově vyvinutá metoda femtosekundové projekce TPL (FP-TPL), která pracuje s krátkými impulsy, dosáhla průlomu v rychlosti tisku malých předmětů v nanoškále. 

Také femtosekundová projekce TPL využívá dosavadního laserového tisku, výzkumníci z Lawrence Livermore National Laboratory, Čínské univerzity v Hongkongu a příbuzných institucí ovšem "zjemnili" laserové signály a zvýšili jak přesnost, tak rychlost.

Jak ale naředit světlo? Tak, že jej vysíláte z více zdrojů zároveň!

Milion paprsků

Stávající TPL metody spoléhají na tisk typicky s pomocí jediného silného zdroje laserového paprsku. Nová metoda vysílá paprsků víc - až milion signálů - díky čemuž se zrychluje tvrzení tekutého polymeru na pevný. Zároveň lze překrýváním různých paprsků souběžně  vytvářet i celistvější trojrozměrné předměty.

Tak se dá dosáhnout rozlišení tisku na 175 nanometrů, a to včetně komplexnější struktur jdoucích do hloubky. Výzkumníci si pochvalují i možnost tisku předmětů, které stávající metody vytisknout nemohly. Zatím ale byla metoda FP-TPL použita pouze na tisk malých předmětů.

Velmi drobný předmět vytisknutý metodou FP-TPL Velmi drobný předmět vytisknutý metodou FP-TPL | zdroj: Vu Nguyen a Sourabh Saha

Právě ty by ale v budoucnu měly tvořit jádro produkce. Autor zmíněné studie Sourabh Saha říká, podobná světelná litografie nemůže (stejně jako u stávajících podob 3D tisku) stále vytvořit celý předmět z různých materiálů. Namísto toho by ovšem mohla produkovat drobné součásti větších předmětů levněji a možná i přesněji než současné metody.

Metoda FP-TPL, či spíš nějaký její následovník, by mohl rychle tisknout předměty, které dnes vznikají komplikovaně klasickou litografií. Uplatnění by měl například v biotisku polymerů, po nichž by šplhaly kmenové buňky vytvářející umělé orgány, ale i v disku ohebné elektroniky, mikrooptiky, nanotechnologie či elektrochemických rozhraní.

V realitě tak aplikaci světelného tisku ani nepoznáte - pokud opět nejste nadšenec, který si jej "musí" vyzkoušet doma. Vliv by však mohl rychlejší světelný tisk mít možná v horizontu pěti až deseti let na produkci elektroniky. Mohl by stlačit její cenu.

Studie byla publikována v časopise Science.

Nejnovější články