Holografisch 3D-printen stelt onderzoekers in staat om binnen uw lichaam te printen.

Additieve fabricageprocessen blijven profiteren van innovatie. Deze week heeft een groep onderzoekers van Concordia een methode geïntroduceerd om hologrammen te gebruiken voor het 3D-printen van ingewikkelde ontwerpen en meer. Opmerkelijk is dat hun holografische 3D-printmethode door velen wordt gezien als een oplossing voor tal van tekortkomingen van de huidige technieken. Hier is alles wat u moet weten over holografisch 3D-printen en waarom het de toekomst van de industrie is.

De 3D-printsector heeft de afgelopen tien jaar een explosieve groei doorgemaakt op alle meetpunten, waaronder gebruikers, technologie, materiaalkunde en methoden. De meest populaire vormen van 3D-printen blijven nog steeds afhankelijk van warmte en lasers om het materiaal in de gewenste vorm te gieten. Hoewel deze strategie effectief is gebleken, laat het nog steeds veel te wensen over bij gebruikers.

Direct Geluid Printen (DSP)

In 2022 werd een methode voor 3D-printen met behulp van geluidsgolven op de markt geïntroduceerd. Deze strategie maakt gebruik van geluidsgolven om het printmateriaal in een gewenste vorm te verharden. Geluidsgolven worden gebruikt om cavitatie te creëren, die optreedt wanneer de statische druk onder de dampdruk in een vloeistof daalt. Deze toestand veroorzaakt milliseconden van hoge druk en warmte. Deze warmte wordt gebruikt om 3D-geprinte materialen snel te verharden.

Holografisch Direct Geluid Printen (HDSP)

Onderzoekers stelden een upgrade voor van de huidige DSP-methode in een recent artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications genaamd Holografisch Direct Geluid Printen (HDSP). Deze nieuwe aanpak maakt gebruik van akoestische hologrammen om het proces te verbeteren. Het hologram gebruikt speciaal gepatternde akoestische golven die cavitatiebellen op specifieke locaties veroorzaken.

Bron – Concordia Holografisch 3D-printen

De chemisch geactiveerde akoestische cavitatiebellen bieden real-time on-demand regionale polymerisatie, waardoor onderzoekers met geluid effectiever en gedetailleerder kunnen printen. Volgens de studie maakt het printproces het mogelijk voor ingenieurs om dwarsdoorsnedebeelden van gewenste prints te onderzoeken en op te slaan, waardoor de ontwerpmogelijkheden worden verbeterd en onderzoekers de interne structuur kunnen verbeteren.

HDSP-printer

De HDSP-printer is opgezet op een manier die omgekeerd is ten opzichte van veel van zijn voorgangers. In plaats van dat de printarm beweegt, verplaatst een gemotoriseerd platform het materiaal binnen het stationaire holografische beeld. Het systeem maakt gebruik van vooraf geprogrammeerde patronen gebaseerd op geavanceerde algoritmen om de robotarm rond het holografische beeld te navigeren, waardoor de sonochemische reacties kunnen plaatsvinden en de print kan verharden.

Holografische 3D-printtest

Het onderzoeksrapport bespreekt de testmethoden die werden gebruikt om het nieuwe additieve fabricageproces te kwalificeren. Onderzoekers voerden een reeks sonochemiluminescentie- en high-speed imaging-experimenten uit om de mogelijkheden en prestaties van de HDSP te meten. Specifiek werden belangrijke details gevolgd, waaronder een gedetailleerde weergave van het polymerisatieproces, afstemmings-effecten, robotbewegingen en softwareberekeningen.

Resultaten van Holografisch 3D-printen

De resultaten van de studie zijn baanbrekend. Ten eerste merkten de onderzoekers dat er een directe correlatie bestond tussen de toevoersnelheid en hun vermogen om aanpassingen te maken aan complexe prints. Daarom heeft het team geavanceerde software-algoritmen geïntegreerd om parameters te optimaliseren op basis van de behoeften van elke print. Deze aanpak resulteerde in zeer nauwkeurige geprinte structuren die eerdere ontwerpen konden overtreffen.

Het team ging vervolgens de mogelijkheid van de HDSP onderzoeken om te printen met verschillende materialen. Ze testten ook de effecten van de hologrammen op het proces onder verschillende intensiteitsniveaus, ontwerpen en plaatsingen. Ten slotte onderzochten ze hoe verschillende structuren, zoals porositeit en materialen, het afstemmingsproces beïnvloeden.

Printen op Afstand (RDP)

De belangrijkste doorbraak van dit onderzoek draait om printen op afstand. De ingenieurs ontdekten dat ze objecten achter muren en andere structuren konden printen met behulp van HDSP. Deze methode van intern printen zou een toekomst kunnen mogelijk maken waarin autoonderdelen ter plekke worden geprint in plaats van geïnstalleerd. Nog indrukwekkender is dat dezelfde strategie kan worden gebruikt om organen te printen of interne schade op een niet-invasieve manier te repareren.

Voordelen van Holografisch 3D-printen

De onderzoekers presenteerden een overtuigend argument waarom HDSP DSP in bijna elke categorie overtreft. Ten eerste is het veel sneller dan de oorspronkelijke DSP-methode, die beperkt was tot een voxel-voor-voxel printstrategie. HDSP maakt het mogelijk dat meerdere gebieden gelijktijdig verharden. Het resultaat is dat je tot 20 keer sneller kunt printen met DHSP-methoden.

Aanpassingen Maken

Een ander voordeel dat HDSP introduceert, is de mogelijkheid om beelden tijdens het printproces aan te passen. Bij een traditionele methode van 3D-printen wordt elke laag aangebracht en verhard, wat betekent dat er geen mogelijkheid is om aanpassingen te maken als het onderdeel al is toegevoegd. HDSP-gebruikers kunnen het hologram aanpassen, waardoor het printen automatisch met minimale inspanning verandert. Hierdoor is er minder afval, omdat deze aanpak printfouten vermindert.

Complexe Ontwerpen Printen met Holografisch 3D-printen

HDSP opent de deur naar een nieuw niveau van complexiteit binnen de markt. Deze printer kan ingewikkelde ontwerpen met interne structuren creëren met behulp van geluidsgolven, waardoor ingenieurs effectievere, lichtere opties kunnen ontwikkelen zonder in te boeten op prestaties en duurzaamheid.

Meervoudig Printen

Een ander baanbrekend voordeel dat de HDSP biedt, is de mogelijkheid om objecten gelijktijdig te creëren. Het systeem stelt u in staat om inspanningen te maximaliseren door meerdere prints te combineren tijdens één sessie. Het systeem kan verschillende prints op verschillende locaties verwerken, waardoor de printruimte wordt gemaximaliseerd en de printtijden worden verkort.

Holografisch 3D-printen  Biedt Flexibiliteit

De HDSP-eenheid is een veelzijdig apparaat dat een nieuw niveau van flexibiliteit op de markt heeft geïntroduceerd. Gebruikers kunnen printmaterialen aanpassen, ingewikkelde vormen creëren en over ondoorzichtige oppervlakken printen met deze methode. Deze extra flexibiliteit zal leiden tot verdere innovatie en samenwerking tussen sectoren.

Onbereikbare Locaties

Een ander groot voordeel dat HDSP biedt, is de mogelijkheid om te printen op bijna onbereikbare locaties. Stel je voor dat je je auto parkeert en een reparatiedrone je laat weten dat ze een nieuwe ventilator voor je gaan printen omdat de oude kapot is. Nu, in plaats van de motorkap te openen, wordt een holografisch beeld gebruikt om je nieuwe ventilator ter plaatse te printen, zonder installatie.

Potentiële Toepassingen van Holografisch 3D-printen

Er zijn verschillende potentiële toepassingsgevallen voor HDSP-technologie, die de komende jaren een broodnodige impuls kunnen geven aan de mogelijkheden in diverse markten. Hieronder staan de belangrijkste potentiële toepassingsgevallen voor HDSP’s.

Gezondheidszorg

Het gebruik van HDSP in de medische en biomedische sector zal helpen de kosten te verlagen, de patiëntveiligheid te verbeteren en de toegang tot meer regio’s van de wereld uit te breiden. HDSP-systemen zijn in staat complexe weefselstructuren, geneesmiddelafgifte-voertuigen en zelfs huidtransplantaten te printen. Al deze opties verbeteren de overlevingskansen ten opzichte van hun voorgangers en kunnen intern worden geprint, waardoor invasieve operaties overbodig worden.

Onderzoekers

Onderzoekers van de afdeling Werktuigbouwkunde, Industrieel en Lucht- en Ruimtevaarttechniek van Concordia hebben het onderzoek en de tests van het HDSP-proces uitgevoerd. Specifiek leidde een professor genaamd Muthukumaran Packirisamy het team. Financiering voor het project kwam van subsidies gesponsord door FQRNT (Fonds de Recherche du Québec, Canada), NSERC Discovery of R.B., en de Concordia Research Chair.

Bedrijven die Opvallen in de 3D-Printsector

De 3D-printmarkt biedt nu meer opties, materialen en apparaten dan ooit. Je kunt tegenwoordig alles laten 3D-printen, van een klein plastic onderdeel tot een volledig huis en alles daartussenin. Deze geavanceerde printoperaties openen de deur naar meer innovatie en verleggen de grenzen van de technologie.

Nano Dimension Ltd.

Nano Dimension Ltd (NNDM ) betrad de markt in 2022 en heeft snel een voet aan de grond gekregen in de elektronische 3D-printsector. Het bedrijf staat vooral bekend om zijn DragonFly-printers. Deze kleine apparaten stellen onderzoekers in staat om op maat gemaakte printplaten te printen voor nanoschaalprojecten.

NNDM Prijsgrafiek

Opmerkelijk is dat het bedrijf recentelijk zijn Dragonfly 4-printer heeft uitgebracht, die zijn prestaties heeft verbeterd. Daarnaast biedt het bedrijf nu een laser direct metal printing-oplossing aan. Al deze factoren maken Nano Dimension Ltd een verstandige toevoeging aan ieders portefeuille die de nanoschaal-printmarkt wil betreden.

Holografisch 3D-printen – Printen Achter je Huid

Het idee om je organen te laten printen of repareren in je lichaam met behulp van geluidsgolven klinkt als iets uit een futuristische sci-fi thriller. Deze studie maakt deze ogenschijnlijk onmogelijke taak echter werkelijkheid. Wanneer dit wordt gecombineerd met de volledige mogelijkheden en extra prestaties van de HDSP, is het duidelijk dat deze printer in de toekomst een flinke impact zal hebben.

Ontdek andere coole 3D-print Projecten