Egy új, fényalapú 3D nyomtató létrehozhat űrhajóeszközöket a Zero Gravity-ban

Az új 3D-s nyomtatási technika ígéretet tesz arra, hogy a fénysugarak segítségével kézműves tárgyakat készítsen, segítve minden szakembert - a zoológusoktól az űrhajók fedélzetén lévő emberekig, akiknek szerszámokat kell készíteniük nulla gravitációban.

A technika, amelyet a folyóiratban csütörtökön közzétett papírban ismertettek Tudomány, magában foglalja a fényes fénysugarakat egy sárga fényérzékeny folyadékra szilárd tárgyak létrehozásához. Ez az új technika működik: A tudósok létrehozzák a kívánt objektum 3D-s modelljét, hozzanak létre egy filmet, és egy kivetítőt használnak az információ forgatására egy forgó hengerbe. A folyadék jellege azt jelenti, hogy a felhasználók más objektumokat is beágyazhatnak a gyantába; egy ilyen csavarhúzó fogantyú egy fémdarab körül.

Hayden Taylor, a Kaliforniai Egyetem gépészmérnöki asszisztense, és a papír vezető szerzője fordítottja hogy ez az új 3D-s nyomtatási technika meglévő hardvert használ, de a szoftverek kifinomultabb használatát teszi lehetővé.

„Az új folyamathoz szükséges készülék lényegében egyszerű: olyan videoprojektorra van szükség, amely szabványos polc kivetítő lehet, és a fényérzékeny anyag állandóan forgó hangereje” - mondja Taylor. Megmagyarázza, hogy a trükkös rész a számítások, amelyeket a 3D-s modell videóvá alakítására használnak - de még azt is, hogy „szükség esetén személyi számítógéppel is elvégezhető”.

A nyomtatót úgy tervezték meg, hogy a számítógépes tomográfiai vizsgálatokat megvizsgálja, amelyeket az orvosok használnak a daganatok megtalálásához azáltal, hogy elektromágneses hullámokat küldnek a testbe. A csapatnak meg kellett számítania, hogy mennyi fényt küldjön, és mikor a henger teljes gyantája forog. Mivel a fény megérinti a gyantát, a fényérzékeny molekulák lebontják az oldott oxigént, hogy szilárd szerkezetet hozzanak létre. A maradék anyag újra felhasználható más projektekhez, és a módszer gyakorlatilag nem keletkezik hulladék.

Ez akkor jön létre, amikor a 3D-s nyomtatás valamilyen reneszánszot tapasztal, miután a 2013-as év körül a tömeges hype következett be. Az elmúlt két hónapban egyedül a Columbia Egyetem kutatói felfedeztek egy módot a 3D-s nyomtatásra. hozzon létre egy teljes esküvői jelenetet, és a Michigani Egyetem kutatói olyan módszert hozták létre, amely 100-szor gyorsabban nyomtathat objektumokat, mint korábban.

A tipikus 3D-s nyomtatók hajlamosak a papíralapú társaikhoz hasonlóan dolgozni, akár az ABS-műanyagot, akár a polilaktinsavat rétegezve, hogy fokozatosan képezzenek tárgyakat. Ez a technika, ismert fuzionált lerakódásmodellezés, nagy sebességgel, de alacsony pontossággal hajlamos objektumokat előállítani.

„Nem nyomtatunk rétegenként, mint a hagyományos” - mondja Taylor. „Néhány más folyamatban a rétegek használata belső üregeket vagy hibákat okozhat, és kevésbé sima felületet eredményez, mindkettő csökkentheti az erőt, vagy erősen irányítható.

Egy alternatív technika, más néven a sztereolitográfia, amelyet a csapat a Michigan-i Egyetemen használ, ultraibolya lézert használ egy objektum létrehozásához gyantában. Úgy hangzik, mint a Taylor csapata által használt technika - szinkronizálva számított axiális litográfia - de van néhány érdekes különbség a technikák között a 3D nyomtatás új korszakában.

„Nem rajzoljuk meg az alkotóelemet egyenes vonalban, hanem elforgatjuk a nyomtatási mennyiséget a fényforráshoz képest” - mondja Taylor. „Ez azt jelenti, hogy egy 3D-objektum minden pontját valóban egyszerre, nem pedig egymás után hozhatjuk létre.

„Folyamatunkban a nyomtatás során a nyomtatott objektumnak nincs mozgása a környező anyaghoz képest. Ez egy olyan megközelítés példátlan szempontja, amely lehetővé teszi számunkra, hogy kivételesen magas viszkozitású anyagokra nyomtassunk, és megszüntessük a nyomtatási sebességkorlátozásokat, amelyeket a folyadékáramlás által más folyamatokra lehet alkalmazni. ”

Hogyan lehet ezt az új technikát használni az űrhajók fedélzetén

A technika még az űrhajósok számára is hasznos lehet. Taylor azt mondja, hogy „minden bizonnyal elképzelhető, hogy a számított axiális litográfia által készített alkatrészeket felhasználhatjuk az űrben”, hozzátéve, hogy „azt gondolom, hogy a súlytalanság valóban hozzáadott előny lehet a folyamatnak”.

A CAL használatának fő kérdése a Földön az, hogy az objektum a lerakódáskor süllyedhet a gyantában. A csapat megtervezte a gyantát úgy, hogy a tárgy nem mérhető távolságban süllyed a nyomtatási folyamat során, de csökkentett gravitációval a munka még kisebb lehet.

Ha Elon Musk és hasonlók álmaikat az emberek Marsra való küldésére és kolóniára indítják, talán kivetítőket küldenek a vörös bolygóra egy kivetítővel és óriási gyantával, készen áll arra, hogy saját eszközöket készítsenek. Legalábbis valamit kell használni filmnézésre.

Olvassa el a „Volumetrikus adalékgyártás tomográfiai rekonstrukció segítségével” című dokumentumot:

Az adalékgyártás óriási geometriai szabadságot és lehetőséget kínál az összetett funkciókhoz való anyagok kombinálására. Az additív folyamatok sebessége, geometriája és felületi minőségének korlátozása az anyagrétegre való támaszkodáshoz kapcsolódik. A háromdimenziós objektum minden pontjának egyidejű nyomtatását demonstráltuk egy fényérzékeny anyag forgó térfogatának megvilágításával dinamikusan fejlődő fénymintával. A mérnöki akrilát-polimerekben olyan kicsi, mint 0,3 mm-es nyomtatás, valamint lágy szerkezetek nyomtatása kivételesen sima felületekkel zselatin-metakrilát-hidrogélbe. Folyamatunk lehetővé teszi, hogy olyan komponenseket állítsunk elő, amelyek más, már meglévő szilárd tárgyakat foglalnak magukba, lehetővé téve a több anyagból történő gyártást. A sebesség és a térbeli felbontás képességeit leíró modelleket fejlesztettünk ki. Különböző centiméteres objektumok esetén 30-120 másodpercnyi nyomtatási időt is kimutattunk.