Gdy większość wciąż walczy z zatkanymi dyszami i podwijającymi się wydrukami, naukowcy z szwajcarskiego EPFL postanowili zagrać w zupełnie inną grę. Stworzyli holograficzną drukarkę 3D, która w dwie minuty potrafi wyczarować model ludzkiego ucha, zużywając przy tym śmiesznie mało energii. Zamiast powolnego układania warstw plastiku, ich metoda rzeźbi cały obiekt na raz, zanurzony w fotopolimerowej żywicy. To nie jest ewolucja, to prawdziwy skok w przyszłość.
Sercem problemu dotychczasowych wolumetrycznych drukarek 3D była ich dramatyczna niewydajność. Większość z nich opiera się na układach DMD Digital Micromirror Device. Tysiące mikroskopijnych lusterek albo wpuszczają światło lasera do środka, albo bezceremonialnie odbijają je w niebyt. Efekt? Ponad 90% cennej energii lasera jest marnowane, co zmusza do stosowania potężnych, drogich i energochłonnych źródeł światła.
Źródło: EPFL
Nowa platforma, nazwana HoloVAM, wykorzystuje modulator światła fazowego (PLM). Zamiast po prostu blokować światło, ten zaawansowany układ rzeźbi samą falę świetlną za pomocą lusterek poruszających się w pionie. To tak, jakby zamiast rzucać farbą w płótno, precyzyjnie prowadzić każdy jej strumień pędzlem. Dzięki temu niemal cała moc lasera jest wykorzystywana do utwardzania żywicy. Przekłada się to na oszałamiający, 70-krotny wzrost wydajności energetycznej w porównaniu do starych metod.
Co to oznacza w praktyce? Przede wszystkim prędkość. Naukowcy byli w stanie wydrukować obiekty w skali centymetrowej w ciągu zaledwie kilku minut, używając do tego lasera o mocy zaledwie 150 mW. Wisienką na torcie jest wydrukowanie modelu ludzkiego ucha o wysokości 4 cm w zaledwie 2 minuty i 12 sekund. Co więcej, technologia świetnie radzi sobie z drukowaniem w rozpraszających światło hydrożelach, a nawet w materiałach zawierających żywe komórki. W jednym z eksperymentów wydrukowano strukturę z fibroblastami, które po sześciu dniach od procesu miały się świetnie i tworzyły zorganizowane sieci. To otwiera drzwi, o których medycyna regeneracyjna do tej pory mogła tylko nieśmiało pomyśleć.
Inżynierowie z EPFL rozwiązali przy okazji inny palący problem druku holograficznego: tak zwany „szum plamkowy” (speckle). To irytująca, ziarnista tekstura, która psuje jakość powierzchni wydruków. Nowa strategia polega na delikatnym, czasowym przesuwaniu rzutowanego hologramu w trakcie naświetlania. W ten sposób niedoskonałości uśredniają się, a wydrukowany obiekt zyskuje gładkość, której mogłyby pozazdrościć systemy oparte na diodach LED.
Nie, za rok nie wydrukujemy sobie w domu zapasowej nerki. Ale to, co pokazało EPFL, na dobre wyciąga wolumetryczny druk 3D z laboratoriów i zamienia go w praktyczne narzędzie. Słabszy laser oznacza niższe koszty i łatwiejszy dostęp, a bezpieczny druk w żywych komórkach na taką skalę robi ogromne wrażenie. Pozostaje czekać, aż technologia trafi do komercyjnych maszyn w rozsądnej cenie.
Źródło: EPFL
