Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Южно-Датского университета (SDU) разработали метод 3D-печати, который значительно повышает эффективность и точность производства объектов. Этот метод, названный голографической томографической объёмной аддитивной технологией (TVAM), использует трёхмерные голограммы для создания сложных структур за считанные секунды.

Традиционная TVAM-технология работает путём проецирования лазерного света на вращающийся флакон со смолой, которая затвердевает при накоплении достаточного количества энергии. Однако этот метод был крайне неэффективен, так как только около 1% света достигало смолы для создания желаемой формы.

Новый подход, разработанный командой под руководством профессора Кристофа Мозера из EPFL и профессора Йеспера Глюкстада из SDU, использует фазу световых волн вместо их амплитуды. Это небольшое изменение привело к значительному улучшению результатов. 

Метод TVAM позволяет изготавливать 3D-объекты миллиметрового масштаба за считанные секунды. Фото: LAPD EPFL

Исследователи продемонстрировали возможности своего метода, напечатав сложные 3D-объекты, такие как миниатюрные лодки, сферы, цилиндры и предметы искусства, менее чем за 60 секунд с исключительной точностью. При этом они использовали в 25 раз меньше оптической мощности по сравнению с предыдущими исследованиями.

Ключевым элементом новой технологии стала техника HoloTile, изобретённая профессором Глюкстадом. Она позволяет устранить случайные световые помехи, которые обычно создают зернистые изображения. Благодаря HoloTile, команде удалось получить 3D-печатные объекты высокой точности.

Мария Изабель Альварес-Кастаньо, студентка EPFL и ведущий автор исследования, отметила ещё одно уникальное свойство голографического подхода. Голографические лучи можно сделать «самовосстанавливающимися», что позволяет им проходить через смолу, не отклоняясь от курса при столкновении с мелкими частицами. Это свойство особенно важно для 3D-печати с использованием биосмол и гидрогелей, содержащих клетки, что делает метод подходящим для биомедицинских применений.

В будущем команда планирует ещё вдвое повысить эффективность своего метода. Профессор Мозер отмечает, что с некоторыми вычислительными усовершенствованиями конечной целью является использование голографической объёмной аддитивной технологии для изготовления объектов путём простого проецирования голограммы на смолу без необходимости её вращения. Это может ещё больше упростить процесс и увеличить потенциал для высокообъёмных, энергоэффективных производственных процессов.

Подробнее на iXBT