تستخدم الطابعة ثلاثية الأبعاد الجديدة الضوء لتحويل السوائل اللزجة إلى كائنات صلبة معقدة في غضون دقائق فقط.
طلق على "المخترع" من قبل المخترعين - بعد جهاز ستار تريك الذي يمكن أن يجسد أي كائن عند الطلب - يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد إنشاء كائنات أكثر سلاسة ومرونة وأكثر تعقيدًا مما هو ممكن مع الأبعاد الثلاثية التقليدية. الطابعات. كما يمكنه أيضًا وضع كائن موجود بالفعل بمواد جديدة - على سبيل المثال ، إضافة مقبض إلى عمود مفك معدني - الذي تكافح به الطابعات الحالية.
ويقول الباحثون إن هذه التكنولوجيا لديها القدرة على تحويل كيفية تصميم المنتجات من الأطراف الاصطناعية إلى عدسات النظارات وتصنيعها.
وقال هايدن تايلور ، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وكبير مؤلفي البحث: "أعتقد أن هذا هو الطريق إلى القدرة على تخصيص الأشياء بشكل جماعي أكثر ، سواء أكان تركيبًا اصطناعيًا أم أحذية رياضية". وصف الطابعة ، التي تظهر على الإنترنت اليوم (31 يناير) في مجلة Science .
وقال تايلور: "إن حقيقة أنك تستطيع أن تأخذ مكوّن معدني أو شيء ما من عملية تصنيع أخرىوتضيف هندسة قابلة للتخصيص ، أعتقد أن ذلك قد يغير طريقة تصميم المنتجات".
تقوم معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد ، بما في ذلك التقنيات الأخرى المستندة إلى الضوء ، بتكوين طبقة كائنات ثلاثية الأبعاد حسب الطبقة. هذا يؤدي إلى تأثير "درج الخطوة" على طول الحواف. كما يواجهون صعوبات في إنشاء كائنات مرنة لأن المواد القابلة للانحناء يمكن أن تتشوه أثناء عملية الطباعة ، وتحتاج إلى دعم لطباعة كائنات من أشكال معينة ، مثل الأقواس.
وتعتمد الطابعة الجديدة على سائل لزج يتفاعل لتكوين مادة صلبة عند تعريضها لحد معين من الضوء. إبراز أنماط الإضاءة المصقولة بعناية - "الأفلام" بشكل أساسي - وهي عبارة عن أسطوانة دوارة للسوائل تقوم بترسيخ الشكل المرغوب "كل مرة واحدة".
"في الأساس ، لديك جهاز عرض فيديو جاهز ، والذي أحضرته حرفيًا من المنزل ، ثم قمت بتوصيله بجهاز كمبيوتر محمول واستخدمه لعرض سلسلة من الصور المحسوبة ، في حين يقوم محرك بتشغيل اسطوانة لديه راتنجات ثلاثية الأبعاد في ذلك "، قال تايلور. "من الواضح أن هناك الكثير من التفاصيل الدقيقة - كيف تقوم بصياغة الراتينج ، وقبل كل شيء ، كيف تحسب الصور التي سيتم عرضها ، لكن العائق أمام إنشاء نسخة بسيطة جدًا من هذه الأداة ليس بهذه الدرجة ".
ستخدم تايلور والفريق الطابعة لإنشاء سلسلة من الأشياء ، من نموذج صغير من تمثال رودان "المفكر" إلى نموذج عظم الفك المخصص. حاليا ، يمكن أن تجعل الأجسام يصل قطرها إلى أربع بوصات.
"هذه هي الحالة الأولى التي لا نحتاج فيها إلى بناء طبقة ثلاثية الأبعاد مخصصة حسب الطبقة" ، قال بريت كيلي ، المؤلف المشارك الأول في الصحيفة الذي أكمل العمل بينما كان طالب دراسات عليا يعمل بشكل مشترك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي و مختبر لورانس ليفرمور الوطني. "إنه يجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد حقا ثلاثية الأبعاد."
فحص CT - في الاتجاه المعاكس
كانت الطابعة الجديدة مستوحاة من التصوير المقطعي المحوسب (CT) الذي يمكن أن يساعد الأطباء في تحديد أماكن الأورام والكسور داخل الجسم.
الأشعة المقطعية مشروع الأشعة السينية أو أنواع أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي في الجسم من جميع الزوايا المختلفة. تحليل أنماط الطاقة المرسلة يكشف عن هندسة الكائن.
وقال تايلور "لقد عكسنا هذا المبدأ بشكل اساسي". "نحن نحاول إنشاء كائن بدلاً من قياس كائن ، ولكن في الواقع يمكن ترجمة الكثير من النظرية الأساسية التي تمكننا من القيام بذلك من النظرية التي ترتكز على التصوير المقطعي المحوسب."
وإلى جانب تزيين الضوء ، الذي يتطلب حسابات معقدة للحصول على الأشكال الدقيقة والشدة الصحيحة ، كان التحدي الرئيسي الآخر الذي واجهه الباحثون هو كيفية صياغة المادة التي تبقى سائلة عندما تتعرض إلى القليل من الضوء ، ولكنها تتفاعل لتشكل صلبة عندما تتعرض للكثير من الضوء.
وقال تايلور "السائل الذي لا ترغب في شفاءه هو بالتأكيد اشعة ضوئية تمر عبره لذلك يجب أن يكون هناك عتبة التعرض للضوء لهذا الانتقال من السائل الى المادة الصلبة."
يتألف راتنج الطباعة ثلاثية الأبعاد من بوليمرات سائلة مختلطة مع جزيئات حساسة للضوء وأكسجين مذاب. ينشط الضوء المركب الحساس للضوء الذي ينضب الأكسجين. فقط في تلك المناطق ثلاثية الأبعاد التي تم فيها استخدام كل الأكسجين ، تقوم البوليمرات بتشكيل "الروابط المتصالبة" التي تحول الراتينج من سائل إلى صلب. وقال تايلور إنه يمكن إعادة تدوير الراتنجات غير المستخدمة عن طريق تسخينها في جو من الأكسجين.
وقال حسين هيداري ، وهو طالب دراسات عليا في مختبر تايلور في جامعة كاليفورنيا بيركلي والمؤلف المشارك الأول لهذا العمل: "إن أسلوبنا لا يولد أي نفايات تقريبا ، والمواد غير المحفوظة قابلة لإعادة الاستخدام بنسبة 100٪" . "هذه ميزة أخرى تأتي مع طباعة ثلاثية الأبعاد خالية من الدعم."
الأشياء أيضا لا يجب أن تكون شفافة. قام الباحثون بطباعة أشياء تبدو غير شفافة باستخدام صبغة تنقل الضوء عند طول موجة المعالجة ولكنها تمتص معظم الأطوال الموجية الأخرى.
وقال ماكسيم شوستيف ، وهو مهندس في شركة ليفرمور: "هذا أمر مرضٍ بالنسبة لي ، لأنه يخلق إطارًا جديدًا للطباعة ثلاثية الأبعاد أو" الكل في وقت واحد "التي بدأنا نراها خلال السنوات الأخيرة. مختبر. "نأمل أن يفتح ذلك الطريق أمام العديد من الباحثين الآخرين لاستكشاف هذا المجال التكنولوجي المثير."
ليست هناك تعليقات: