Eksperci z Laboratorium Stosowanych Urządzeń Fotonicznych (LAPD, Laboratory of Applied Photonic Devices) na Politechnice Federalnej w Lozannie opracowali drukarkę 3D, która może drukować elementy w kilka sekund. Prototyp rozwijali od 2017 roku. Obecnie maszyna i metody produkcji umożliwiają szybkie powstawanie części z nieprzezroczystej żywicy. Inżynierowie w tym przypadku zrezygnowali z czasochłonnego wytwarzania przyrostowego na rzecz objętościowego. Jak tłumaczy profesor LAPD, Christophe Moser, żywica w metodzie wolumetrycznej trafia do pojemnika, a następnie jest poddawana oddziaływaniu energii świetlnej:
— Na pojemnik rzucamy światło pod różnymi kątami, powodując zestalenie się żywicy wszędzie tam, gdzie skumulowana w niej energia przekracza określony poziom. Jest to bardzo precyzyjna metoda i umożliwia wytwarzanie obiektów z taką samą rozdzielczością, jak w przypadku istniejących technik druku 3D.
Opracowanie metody
Nieprzezroczysty materiał okazał się trudniejszym w obróbce od przezroczystych z uwagi na fakt, że światło nie rozchodzi się płynnie, co utrudnia zgromadzenie ilości energii potrzebnej do zastygnięcia żywicy. Podczas początkowych prób okazało się, że rozdzielczość obiektów jest za mała — zaznacza Jorge Madrid-Wolff, doktorant zaangażowany w przedsięwzięcie. Dlatego badacze najpierw przeanalizowali trajektorię światła w żywicy z pomocą kamer, a następnie przygotowali obliczenia komputerowe umożliwiające kompensację zniekształcenia fal. Drukarkę zaprogramowali tak, by samodzielnie prowadziła obliczenia i korygowała promienie świetlne. Badacze przyznają, że udoskonaleniem metody zajęli się, żeby sprawdzić, czy ich rozwiązanie sprawdzi się w przemyśle biomedycznym, gdzie powszechnie używa się materiałów nieprzezroczystych, np. przy wytwarzaniu sztucznych tętnic. Kolejne kroki zakładają zwiększenie liczby materiałów przy wydruku oraz rozdzielczości – z 1/10 milimetra do 1/10 mikrometra.
Druk z żywicy
Wykorzystywanie żywicy w drukowaniu przestrzennym szeroko opisała ekspertka PPP, Kinga Skrzek w artykule pt. “Druk 3D metodą SLA – wyższa jakość, ale drożej”. Stereolitografię stosuje się m.in. przy produkcji prototypów i wykonywania form odlewniczych. Nad tanimi sposobami pozyskiwania materiału pracowali m.in. kanadyjscy naukowcy, którzy wykorzystali zużyty tłuszcz spożywczy, a następnie go akrylowali i dodali do niego fotoinicjator odpowiedzialny za utwardzenie przy naświetlaniu. Produkt jest stabilny termicznie i strukturalnie, a koszt wytworzenia tony materiału to około 300 dolarów. Substancja jest biodegradowalna – masa wykonanych z niej przedmiotów po dwóch tygodniach od zakopania w ziemi zmniejszyła się o 20%.