Procesu tvorby 3D objektu vrstvou po vrstvě, zdá se, brzy odzvoní. Přivítejte 3D tiskárnu, která vytváří celé struktury najednou z pryskyřice vytvrzované světlem.
Klasický 3D tisk je příkladem tzv. aditivní výroby. Z digitální předlohy (3D modelu) vzniká fyzický výrobek postupným přidáváním materiálu vrstvu za vrstvou. Většinou se používá natavování tenkého proužku plastového materiálu. Výzkumný tým University of California, Berkeley, přišel s inovací 3D tisku a představil tiskárnu, která netiskne trojrozměrné objekty po vrstvách, ale umí je vytvořit celé za relativně velmi krátkou dobu. Technologie využívá vytvrzování určitého typu syntetické pryskyřice pomocí světla.
Inovativní 3D tiskárna, nazývaná Replikátor, se do určité míry inspiruje počítačovou tomografií (CT). Na CT přístrojích se rentgenová trubice otáčí kolem pacienta a pořizuje sled snímků vnitřního orgánu z různých úhlů. Následně se v počítači skládají snímky do trojrozměrného obrazu. Kalifornský tým si uvědomil, že tento postup může fungovat také obráceně. Počítač nejprve rozloží trojrozměrný počítačový model objektu na dvojrozměrné snímky z mnoha různých úhlů. Tyto 2D snímky pak běžný projektor promítá v odpovídajících pohledových úhlech do průhledné válcovité nádoby, která je naplněna kapalným akrylátem (syntetickou pryskyřicí) a otáčí se v souladu s právě promítaným snímkem.
Při otáčení nádoby s kapalnou pryskyřicí lze nezávisle řídit množství světla přijaté libovolným bodem, a když množství světla v konkrétním bodě přesáhne určitou mez, kapalina v nádobě ztuhne. Dochází k tomu proto, že kapalný akrylát absorbuje fotony a jakmile jejich množství přesáhne určitou hranici, začne polymerovat. Molekuly pryskyřice se při polymeraci spojují do delších řetězců a vytvářejí pevný plast.
Objekt velikosti několika centimetrů vznikne fotopolymerním procesem po zhruba dvouminutové expozici. Vědecký tým Replikátorem „vytiskl“ například zmenšenou verzi sochy Myslitele francouzského sochaře Augusta Rodina.
Využití fotopolymerního procesu při 3D tisku slibuje do budoucna oproti stávající technologii větší flexibilitu i kvalitu. S jeho využitím bude možné například snadno vytvářet objekty, které v sobě obsahují již existující součásti. Výsledné struktury mají také hladší povrchy, čehož by se dalo využít například při výrobě optických komponent. Vědci konečně naznačují, že metoda by mohla být využita pro tisk součástí lékařských přístrojů. A proč zrovna Replikátor? Jméno tiskárny je převzato z legendární série StarTrek, kde existují stroje, které umí materializovat prakticky jakýkoli neživý objekt. Mohlo by se tedy zdát, že sci-fi je opět o něco blíže realitě. Cesta Replikátorů do každé rodiny však bude ještě dlouhá.
Reference:
Forget Everything You Know about 3-D Printing—the "Replicator" Is Here, Davide Castelvecchi, Scientific American, 2019.
Mohlo by vás také zajímat:
Klimatickou
změnu přibrzdí syntetické uhlí
Není led jako
led
Fyzika ve
sklenici