Η Ολογραφική 3D Εκτύπωση Επιτρέπει στους Ερευνητές να Εκτυπώνουν Μέσα στο Σώμα Σας

Οι διαδικασίες προσθετικής κατασκευής συνεχίζουν να ωφελούνται από την καινοτομία. Αυτή την εβδομάδα, μια ομάδα ερευνητών από το Concordia παρουσίασε μια μέθοδο χρήσης ολογραμμάτων για 3D εκτύπωση πολύπλοκων σχεδίων και περισσότερα. Ιδιαίτερα, η ολογραφική μέθοδος 3D εκτύπωσης θεωρείται από πολλούς ως λύση στα ελαττώματα των τρεχουσών τεχνικών. Εδώ είναι όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για την ολογραφική 3D εκτύπωση και γιατί είναι το μέλλον της βιομηχανίας.

Άμεση Εκτύπωση Ήχου (DSP)

Το 2022, μια μέθοδος 3D εκτύπωσης χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα εισήχθη στην αγορά. Αυτή η στρατηγική αξιοποιεί τα ηχητικά κύματα για να σκληρύνει το υλικό εκτύπωσης σε επιθυμητό σχήμα. Τα ηχητικά κύματα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία καμπυλότητας που εμφανίζεται όταν η στατική πίεση πέφτει κάτω από την πίεση εξάτμισης σε ένα υγρό. Αυτή η κατάσταση δημιουργεί χιλιοστά του δευτερολέπτου υψηλής πίεσης και θερμότητας. Αυτή η θερμότητα χρησιμοποιείται για τη γρήγορη σκληρύνση των 3D εκτυπωμένων υλικών.

Ολογραφική Άμεση Εκτύπωση Ήχου (HDSP)

Οι ερευνητές πρότειναν μια αναβάθμιση της τρέχουσας μεθόδου DSP σε ένα πρόσφατο άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications με τίτλο Ολογραφική Άμεση Εκτύπωση Ήχου (HDSP). Αυτή η νέα προσέγγιση χρησιμοποιεί ακουστικά ολογράμματα για τη βελτίωση της διαδικασίας. Το ολογράμμα χρησιμοποιεί ειδικά διαμορφωμένα ακουστικά κύματα που προκαλούν φυσαλίδες καμπυλότητας σε συγκεκριμένες τοποθεσίες.

Πηγή – Concordia Ολογραφική 3D Εκτύπωση

Οι χημικά ενεργοποιημένες ακουστικές φυσαλίδες καμπυλότητας παρέχουν πραγματικό χρόνο κατά παραγγελία περιφερική πολυμερισμό, επιτρέποντας στους ερευνητές να εκτυπώνουν χρησιμοποιώντας ήχο πιο αποτελεσματικά και με μεγαλύτερη λεπτομέρεια. Σύμφωνα με τη μελέτη, η διαδικασία εκτύπωσης επιτρέπει στους μηχανικούς να εξετάζουν και να αποθηκεύουν διατομεακές εικόνες των επιθυμητών εκτυπώσεων, ενισχύοντας τις δυνατότητες σχεδίασης και επιτρέποντας στους ερευνητές να βελτιώσουν την εσωτερική δομή.

Εκτυπωτής HDSP

Ο εκτυπωτής HDSP είναι διαμορφωμένος με τρόπο που είναι αντίστροφος σε σχέση με πολλούς από τους προκάτοχούς του. Αντί το εκτυπωτικό βραχίονα να κινείται, μια κινητήρια πλατφόρμα μετακινεί το υλικό μέσα στην στατική ολογραφική εικόνα. Το σύστημα χρησιμοποιεί προπρογραμματισμένα μοτίβα βασισμένα σε προηγμένους αλγόριθμους για να καθοδηγεί το ρομποτικό βραχίονα γύρω από την ολογραφική εικόνα, επιτρέποντας τις ηχοχημικές αντιδράσεις να συμβούν και να σκληρύνουν την εκτύπωση.

Δοκιμή Ολογραφικής 3D Εκτύπωσης

Το ερευνητικό άρθρο συζητά τις μεθόδους δοκιμής που χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της νέας διαδικασίας προσθετικής κατασκευής. Οι ερευνητές πραγματοποίησαν μια σειρά πειραμάτων ηχο-χημικής φωταύγειας και υψηλής ταχύτητας απεικόνισης για να αξιολογήσουν τις δυνατότητες και την απόδοση του HDSP. Συγκεκριμένα, παρακολουθήθηκαν βασικές λεπτομέρειες όπως η λεπτομερής καταγραφή της διαδικασίας πολυμερισμού, οι επιδράσεις ρύθμισης, οι κινήσεις του ρομπότ και οι υπολογισμοί λογισμικού.

Αποτελέσματα Ολογραφικής 3D Εκτύπωσης

Τα αποτελέσματα της μελέτης είναι επαναστατικά. Πρώτον, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι υπήρχε άμεση συσχέτιση μεταξύ του ρυθμού τροφοδοσίας και της δυνατότητάς τους να κάνουν αλλαγές σε πολύπλοκες εκτυπώσεις. Συνεπώς, η ομάδα ενσωμάτωσε προηγμένους αλγόριθμους λογισμικού για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων βάσει των αναγκών κάθε εκτύπωσης. Αυτή η κίνηση οδήγησε σε εξαιρετικά ακριβείς εκτυπωμένες δομές που θα μπορούσαν να υπερβούν τα προηγούμενα σχέδια.

Η ομάδα συνέχισε να ερευνά την ικανότητα του HDSP να εκτυπώνει σε μια ποικιλία διαφορετικών υλικών. Επίσης, δοκίμασαν τις επιδράσεις των ολογραμμάτων στη διαδικασία υπό διαφορετικά επίπεδα έντασης, σχεδίασης και τοποθέτησης. Τέλος, εξέτασαν πώς διαφορετικές δομές, όπως η πορώδης φύση και τα υλικά, επηρεάζουν τη διαδικασία ρύθμισης.

Απομακρυσμένη Εκτύπωση Από Απόσταση (RDP)

Η πιο σημαντική ανακάλυψη αυτής της έρευνας αφορά την απομακρυσμένη εκτύπωση. Οι μηχανικοί διαπίστωσαν ότι μπορούν να εκτυπώσουν αντικείμενα πίσω από τοίχους και άλλες δομές χρησιμοποιώντας το HDSP. Αυτή η μέθοδος εσωτερικής εκτύπωσης θα μπορούσε να επιτρέψει ένα μέλλον όπου τα εξαρτήματα του αυτοκινήτου σας εκτυπώνονται στη θέση τους αντί να εγκαθίστανται. Ακόμη πιο εντυπωσιακό, η ίδια στρατηγική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκτύπωση οργάνων ή την επισκευή εσωτερικών ζημιών με μη επεμβατικό τρόπο.

Οφέλη της Ολογραφικής 3D Εκτύπωσης

Οι ερευνητές παρουσίασαν ένα ισχυρό επιχείρημα για το γιατί το HDSP υπερέχει του DSP σε σχεδόν κάθε κατηγορία. Πρώτον, είναι πολύ πιο γρήγορο από την αρχική μέθοδο DSP που περιοριζόταν σε στρατηγική εκτύπωσης voxel-ανά-voxel. Το HDSP επιτρέπει σε πολλαπλές περιοχές να υποβάλλονται σε σκληρύνση ταυτόχρονα. Τα αποτελέσματα είναι ότι μπορείτε να εκτυπώσετε έως και 20 φορές πιο γρήγορα χρησιμοποιώντας μεθόδους DHSP.

Κάντε Αλλαγές

Ένα ακόμη όφελος που προσφέρει το HDSP είναι η δυνατότητα αλλαγής εικόνων κατά τη διάρκεια της εκτύπωσης. Σε μια παραδοσιακή μέθοδο 3D εκτύπωσης, κάθε στρώση εφαρμόζεται και σκληραίνει, πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχει τρόπος να γίνουν αλλαγές εάν το στοιχείο έχει ήδη προστεθεί. Οι χρήστες του HDSP μπορούν να τροποποιήσουν το ολογράμμα, το οποίο αυτόματα αλλάζει την εκτύπωση με ελάχιστη προσπάθεια. Ως εκ τούτου, υπάρχει λιγότερος σπατάλη καθώς αυτή η προσέγγιση μειώνει τα σφάλματα εκτύπωσης.

Εκτύπωση Πολύπλοκων Σχεδίων με Χρήση Ολογραφικής 3D Εκτύπωσης

Το HDSP ανοίγει το δρόμο για ένα νέο επίπεδο πολυπλοκότητας στην αγορά. Αυτός ο εκτυπωτής μπορεί να δημιουργήσει πολύπλοκα σχέδια με εσωτερικά στοιχεία χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα, επιτρέποντας στους μηχανικούς να αναπτύξουν πιο αποτελεσματικές, ελαφριές επιλογές χωρίς να θυσιάζουν την απόδοση και την ανθεκτικότητα.

Πολλαπλή Εκτύπωση

Ένα ακόμη επαναστατικό πλεονέκτημα που προσφέρει το HDSP είναι η δυνατότητα δημιουργίας αντικειμένων ταυτόχρονα. Το σύστημα σας επιτρέπει να μεγιστοποιήσετε τις προσπάθειες συνδυάζοντας πολλαπλές εκτυπώσεις σε μία μόνο συνεδρία. Το σύστημα μπορεί να εξυπηρετήσει διαφορετικές εκτυπώσεις σε διαφορετικές τοποθεσίες, μεγιστοποιώντας τον χώρο εκτύπωσης και μειώνοντας τους χρόνους εκτύπωσης.

Η Ολογραφική 3D Εκτύπωση Προσφέρει Ευελιξία

Η μονάδα HDSP είναι μια ευέλικτη συσκευή που εισήγαγε ένα νέο επίπεδο ευελιξίας στην αγορά. Οι χρήστες μπορούν να αλλάξουν τα υλικά εκτύπωσης, να δημιουργήσουν πολύπλοκα σχήματα και να εκτυπώσουν πάνω σε αδιαφανείς επιφάνειες χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Αυτή η προστιθέμενη ευελιξία θα οδηγήσει σε περαιτέρω καινοτομίες και συνεργασίες μεταξύ των βιομηχανιών.

Απρόσιτες Τοποθεσίες

Ένα ακόμη μεγάλο όφελος που φέρνει το HDSP είναι η δυνατότητα εκτύπωσης σε σχεδόν απρόσιτες τοποθεσίες. Φανταστείτε να παρκάρετε το αυτοκίνητό σας και ένα drone επισκευής να σας ενημερώνει ότι θα εκτυπώσει έναν νέο ανεμιστήρα επειδή ο παλιός είναι χαλασμένος. Τώρα, αντί να ανοίξετε το καπό, χρησιμοποιείται μια ολογραφική εικόνα για να εκτυπώσει τον νέο σας ανεμιστήρα στη θέση του, χωρίς ανάγκη εγκατάστασης.

Πιθανές Εφαρμογές της Ολογραφικής 3D Εκτύπωσης

Υπάρχουν αρκετές πιθανές εφαρμογές χρήσης για την τεχνολογία HDSP, οι οποίες θα μπορούσαν να προσφέρουν σημαντική ενίσχυση των δυνατοτήτων σε διάφορες αγορές τα επόμενα χρόνια. Ακολουθούν οι κορυφαίες πιθανές εφαρμογές χρήσης για τα HDSP.

Υγειονομική Περίθαλψη

Η χρήση του HDSP στον ιατρικό και βιοϊατρικό τομέα θα βοηθήσει στη μείωση του κόστους, στη βελτίωση της ασφάλειας των ασθενών και στην επέκταση της πρόσβασης σε περισσότερες περιοχές του κόσμου. Τα συστήματα HDSP είναι ικανά να εκτυπώνουν πολύπλοκες δομές ιστών, οχήματα παράδοσης φαρμάκων και ακόμη και δερματικές μεταμοσχεύσεις. Όλες αυτές οι επιλογές βελτιώνουν την επιβίωση σε σχέση με τους προγόνους τους και μπορούν να εκτυπωθούν εσωτερικά, εξαλείφοντας την ανάγκη επεμβατικών χειρουργείων.

Ερευνητές

Οι ερευνητές στο Τμήμα Μηχανικής, Βιομηχανικής και Αεροδιαστημικής Μηχανικής του Concordia πραγματοποίησαν την έρευνα και τις δοκιμές της διαδικασίας HDSP. Συγκεκριμένα, ένας καθηγητής με το όνομα Muthukumaran Packirisamy ηγήθηκε της ομάδας. Η χρηματοδότηση του έργου προήλθε από επιχορηγήσεις που χορηγήθηκαν από το FQRNT (Fonds de Recherche du Québec, Canada), το NSERC Discovery of R.B., και την Έδρα Έρευνας του Concordia.

Εταιρείες που Διαπρέπουν στον Τομέα της 3D Εκτύπωσης

Η αγορά 3D εκτύπωσης περιλαμβάνει πλέον περισσότερες επιλογές, υλικά και συσκευές από ποτέ. Μπορείτε να εκτυπώσετε σήμερα οτιδήποτε, από ένα μικρό πλαστικό κομμάτι μέχρι ολόκληρο σπίτι και όλα ενδιάμεσα. Αυτές οι προηγμένες λειτουργίες εκτύπωσης ανοίγουν το δρόμο για περισσότερη καινοτομία και ωθούν τα όρια της τεχνολογίας.

Nano Dimension Ltd.

Η Nano Dimension Ltd (NNDM ) εισήλθε στην αγορά το 2022 και έχει γρήγορα αποκτήσει θέση στον τομέα της ηλεκτρονικής 3D εκτύπωσης. Η εταιρεία είναι πιο γνωστή για τους εκτυπωτές DragonFly. Αυτές οι μικρές συσκευές επιτρέπουν στους ερευνητές να εκτυπώνουν προσαρμοσμένες κυκλωματικές πλακέτες για νανοκλίμακα έργα.

NNDM Διάγραμμα τιμής

Σημαντικό είναι ότι η εταιρεία πρόσφατα κυκλοφόρησε τον εκτυπωτή Dragonfly 4, ο οποίος βελτίωσε την απόδοσή του. Επιπλέον, η εταιρεία προσφέρει τώρα λύση άμεσης εκτύπωσης μετάλλου με λέιζερ. Όλοι αυτοί οι παράγοντες κάνουν τη Nano Dimension Ltd μια σοφή προσθήκη σε οποιοδήποτε χαρτοφυλάκιο που επιδιώκει να εισέλθει στην αγορά νανοκλίμακας εκτύπωσης.

Ολογραφική 3D Εκτύπωση – Εκτύπωση Πίσω από το Δέρμα Σας

Η ιδέα να εκτυπώνονται ή να επισκευάζονται τα όργανα σας ή το σώμα σας χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα μοιάζει με κάτι από ένα φουτουριστικό θρίλερ επιστημονικής φαντασίας. Ωστόσο, αυτή η μελέτη καθιστά αυτήν την φαινομενικά αδύνατη εργασία πραγματικότητα. Όταν συνδυαστούν οι πλήρεις δυνατότητες του HDSP με την προστιθέμενη απόδοση, είναι εύκολο να δούμε ότι αυτός ο εκτυπωτής πρόκειται να δημιουργήσει κύματα στο μέλλον.

Μάθετε για άλλα ενδιαφέροντα Έργα 3D Εκτύπωσης