3D打印機是十分有用的設備,這一點有很多理由支持,但大多數設備都有一個關鍵的弱點:它們要花很長時間才能真正制造出任何東西。
這是因為,增材制造通常只能一次生成一個微觀層,進而形成一個物體。但是,現在有一種新的全息打印技術,能在一到兩秒內就創造出一個完整的物體。
光基3D打印技術通常會使用激光來將一層樹脂凝結成某種形狀,但就像擠壓式打印機一樣,這種打印必須層層進行。如果激光照穿了液體樹脂,就會產生很大一條需要固化的線。
但如果你用多個較弱的激光照射樹脂,除非它們全部相交,否則這些激光器都不足以將其固化?這就是由Lawrence Livermore國家實驗室的研究人員領導的團隊開發的一項技術。
這個基礎創意已經在其他幾個領域得到應用:通過仔細地將弱光束、聲音或者輻射進行疊加,你可以將選定的體積臨界量暴露于上述物質之下,同時使其他區域基本不受影響。
在此情況下,三束光束必須經過仔細地模式化處理,僅在三者之間相互交叉,并在需要固化的確切點上產生相長干預。而且一旦設定好模式后,完成固化樹脂的過程實際只需要幾秒鐘——待物體落出,您打印的東西就可以使用了。其他一些技術也已經做過類似嘗試,但是還未能創建出這樣完整的3D形狀。
這張紙上的圖形顯示了透鏡和全息設置,以及幾個使用該技術打印出的形狀實例。
這項技術的優點很多:例如,您可以生產帶有其他結構的東西,讓這些結構可在其內部自由移動,如變速箱中的齒輪。懸垂部分之下不再需要支撐結構,因此,以前不可能從下向上或從上向下打印的某些形狀,都可以直接通過這種方式創建。您也可以同時快速打印多個結構 ——例如一堆骰子。
與大多數商用3D打印機相比,這款技術仍然有些粗糙,但這也在預料之中——這實際上只是實驗室的一個概念證明。
首席研究員Maxim Shusteff在一封電子郵件中表示,“這項工作讓我們在這方面邁出了穩健的第一步,向大家演示并證明了‘一氣呵成’的 3D制造是完全可能的。所以,我們還未開發出任何構建性能指標的最大限度(速度、構建大小、分辨率、復雜性)?!?
最終,“分辨率”可能會取決于可穩定固化的最小樹脂,這與許多化學和光學因素有關?,F在來判斷這個分辨率的大小還為時尚早,但是從已獲得的結果來看,似乎很明顯,這項技術肯定能適用于3D打印機現有的復雜度。
這項技術要實現商業應用還有很長的路要走,但不難想象,人們會希望3D打印機能在幾秒鐘內創造出要打印東西,而不是要花費至少幾分鐘甚至更多的時間。