Точность 12 микрометров и скорость 0,6 секунды. Представлена технология 3D-печати, которая работает в 1000 раз быстрее обычной

Представьте, что вы бросаете в прозрачную ванночку жидкий полимер, включаете свет, и через полсекунды у вас уже готова сложная трехмерная деталь. Не «почти готова», не «первый слой пошел», а уже целиком, со всеми изгибами и внутренними полостями. Именно такой трюк показала команда исследователей из Tsinghua University: они научились печатать микроскопически детализированные объекты не часами, а за доли секунды.

Проблема у 3D печати давняя и раздражающая. Хочешь быстро, теряешь точность. Хочешь точно, миришься с тем, что принтер полдня «вышивает» изделие по слоям. В новой работе авторы предлагают способ почти вывернуть этот компромисс наизнанку: вместо того чтобы строить предмет точка за точкой или слой за слоем, они формируют весь объем сразу с помощью специального набора световых проекций, рассчитанных как голограммы.

Метод назвали DISH, это сокращение от «цифрового некогерентного синтеза голографических световых полей». Суть в том, что система «скульптирует» светом нужную форму прямо внутри контейнера со смолой: много проекций под разными углами суммируются так, чтобы в нужных местах материал за короткую экспозицию затвердел, а вокруг остался жидким. Для этого вместо вращения всей емкости придумали вращающийся перископ, который быстро меняет направление проецирования, а рисунок света формирует цифровая микрозеркальная матрица (DMD), способная обновлять картинку с очень высокой частотой.

По данным статьи в Nature, установка сохраняет печатное разрешение около 19 микрометров на глубине до 1 сантиметра и может «вылепить» миллиметровый объект примерно за 0,6 секунды. Самые тонкие элементы в демонстрациях доходят до 12 микрометров, это примерно пятая часть толщины человеческого волоса.

Почему это важно не только для вау-эффекта. Объемная печать особенно интересна там, где нужны либо очень мелкие детали, либо большая серия, либо и то и другое сразу: миниатюрные оптические компоненты, микромеханика, элементы для фотонных устройств, а также модели биотканей, когда критичны форма и микрорельеф. Авторы отдельно показывают совместимость с акрилатными материалами разной вязкости и описывают режим «поточного» изготовления в канале с жидким материалом, то есть не просто единичные образцы, а задел на тиражирование.