Скорость 3D-печати увеличили в 1000 раз за счет новой технологии двухфотонной литографии - «Технологии»

Китайские и американские ученые разработали технологию, которая позволяет увеличить скорость наноразмерной 3D печати от 1000 до 10 000 раз и снизить ее стоимость на 98 процентов.

Результаты открытия исследователей кафедры машиностроения и автоматизации Китайского университета Гонконга в сотрудничестве с Ливерморской национальной лабораторией им. Лоуренса под руководством профессора Ши-Чи Чена опубликовал журнал Science. В своей работе ученые решили использовать технологию фемтосекундной двухфотонной литографии (FP-TPL), при которой объемная печать происходит параллельным послойным способом, а не точка за точкой.

Применяемый на сегодняшний день метод двухфотонной полимеризации (TPP – процесс, в ходе которого объект рисуется поточечно) характеризуется очень медленной скоростью. На создание даже сантиметровой детали может уходить от нескольких дней до недель – в этом случае скорость печати составляет приблизительно 0,1 мм3/час. Способ этот трудоемкий и дорогой, кроме того зачастую приходится жертвовать разрешением объекта.

За то время, что система TPP создает только точку, благодаря технологии FP-TPL можно создать целую плоскость. При этом существенно возрастает скорость (до 10-100 мм3/час), улучшается разрешение (до 140 нм/175 нм на поперечных и продольных осях) и снижается стоимость (с 88 долларов США/мм3 до 1,5 долларов/мм3). А так как срок службы фемтосекундного лазера составляет около 20 000 часов, то сокращение времени изготовления деталей с нескольких дней до нескольких минут может значительно продлить его функциональность.

Из-за медленной работы традиционную технологию TPP невозможно было применить для изготовления больших и сложных элементов, но с FP-TPL это проблема была решена – частично полимеризованные части быстро соединяются, прежде чем они могут потерять форму.

По словам профессора Чена технология FP-TPL может быть использована во многих областях: фотонных устройствах, микро-робототехнике, создании новых многофункциональных материалов и медицинских девайсов.

Благодаря значительному увеличению скорости и снижению производственных затрат технология FP-TPL имеет больше шансов коммерциализироваться и применяться в создании крупномасштабных объектов.

Источник: phys.org