Ang isang Bagong, Banayad na Batay sa 3D Printer Puwede Gumawa ng sasakyang pangalangaang Tools sa Zero Gravity

Ipinapangako ng isang bagong diskarteng 3D printing na mag-craft sa mga bagay gamit ang mga beam ng liwanag, na tumutulong sa lahat ng paraan ng mga propesyonal - mula sa mga zoologist hanggang sa mga taong nakasakay sa mga sasakyang pang-espasyo na kailangang gumawa ng mga tool sa zero gravity.

Ang pamamaraan, na inilarawan sa isang papel na inilathala noong Huwebes sa journal Agham, ay nagsasangkot ng mga nagniningas na liwanag na ray sa isang dilaw na light-sensitive liquid upang lumikha ng mga solidong bagay. Narito kung paano gumagana ang bagong teknolohiyang ito: Lumilikha ang mga siyentipiko ng isang 3D na modelo ng bagay na gusto nila, lumikha ng isang pelikula, at gumamit ng isang projector upang i-beam ang impormasyon sa isang umiikot na silindro. Ang likas na katangian ng likido ay nangangahulugan na ang mga gumagamit ay maaaring makapigil sa iba pang mga bagay sa dagta; Ang paglikha ng isang distornilyador na hawakan sa paligid ng isang piraso ng metal ay isang halimbawa.

Si Hayden Taylor, assistant professor ng mechanical engineering sa University of California at senior author ng isang papel, ay nagsasabi Kabaligtaran na ang bagong 3D printing technique ay gumagamit ng umiiral na hardware ngunit gumagawa ng mas sopistikadong paggamit ng software nito.

"Ang kasangkapan na kailangan para sa bagong proseso ay likas na simple: nangangailangan ito ng isang projector video - na maaaring maging isang standard off-ang projector shelf - at isang patuloy na umiikot na dami ng materyal na sensitibo sa liwanag," sabi ni Taylor. Ang masalimuot na bahagi, siya ay nagpapaliwanag, ay ang mga kalkulasyon na ginamit upang isalin ang 3D na modelo sa isang video - ngunit kahit na "maaaring isagawa sa isang personal computer kung kinakailangan."

Ang printer ay dinisenyo sa pamamagitan ng pagtingin sa computed tomography scan, na ginagamit ng mga doktor upang makahanap ng mga bukol sa pamamagitan ng pagpapadala ng electromagnetic waves sa katawan. Ang koponan ay kinakailangan upang kalkulahin kung gaano karaming ilaw ang ipapadala at kapag ang silindro ay buong paikutin. Habang lumalabag ang ilaw sa dagta, ang potensyal na mga molecule ay nag-aalis ng dissolved oxygen upang lumikha ng isang matatag na istraktura. Ang natitirang materyal ay magagamit muli para sa iba pang mga proyekto, at ang pamamaraan ay lumilikha ng halos walang basura.

Dumating ito sa isang oras kapag ang 3D printing ay nakararanas ng isang muling pagsilang, kasunod ng mass hype sa buong lugar noong 2013. Ang nakalipas na dalawang buwan lamang, ang mga mananaliksik sa Columbia University ay natuklasan ang isang paraan sa 3D print wood, ipinakita ng iba pang team kung paano makakaya ng mga gumagamit lumikha ng isang buong tanawin kasal, at mga mananaliksik sa University of Michigan ay lumikha ng isang paraan na maaaring mag-print ng mga bagay 100 beses na mas mabilis kaysa sa dati.

Ang karaniwang mga printer sa 3D ay may posibilidad na gumana tulad ng kanilang mga katapat na papel na nakabatay sa papel, pagbubuhos ng alinman sa ABS plastic o polylactic acid upang dahan-dahan bumuo ng mga bagay. Ang pamamaraan na ito, na kilala bilang fused deposition modeling, ay may gawi na gumawa ng mga bagay sa mataas na bilis ngunit mababa ang katumpakan.

"Hindi namin i-print ang layer-by-layer, gaya ng tradisyonal," sabi ni Taylor. "Sa ilang iba pang mga proseso, ang paggamit ng mga layer ay may panganib na nagpapakilala sa mga panloob na mga kalawakan o mga depekto at nagreresulta sa isang mas mahinang ibabaw, na parehong maaaring mabawasan ang lakas o magpalakas ng mataas na direksyon."

Ang isang alternatibong pamamaraan, na kilala bilang stereolithography, na ginagamit ng pangkat sa University of Michigan, ay gumagamit ng ultraviolet laser upang lumikha ng isang bagay sa dagta. Ito tunog katulad ng diskarteng ginamit ng koponan ni Taylor - tinawag computed axial litography - ngunit mayroong ilang mga kagiliw-giliw na pagkakaiba sa pagitan ng mga diskarte sa bagong panahon ng 3D na pag-print.

"Hindi namin iginuhit ang bahagi sa isang tuwid na linya ngunit sa halip ay iikot ang lakas ng pag-print na may kaugnayan sa liwanag na pinagmumulan," sabi ni Taylor. "Ito ay nangangahulugan na maaari naming tunay na lumikha ng lahat ng mga punto ng isang 3D na bagay nang sabay-sabay sa halip na sequentially.

"Gayundin, sa aming proseso, walang galaw ng naka-print na bagay na may kaugnayan sa nakapalibot na materyal sa panahon ng pag-print. Ito ay isang walang uliran na aspeto ng aming diskarte na nagbibigay-daan sa amin upang i-print sa iba mataas na mga materyales sa lagkit at inaalis ang mga limitasyon ng pag-print-speed na maaaring ipataw sa iba pang mga proseso sa pamamagitan ng daloy ng likido."

Paano Ito Bagong Kapakinabangan Maaaring Gagamitin sa Aboard Spaceships

Ang pamamaraan ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa mga astronaut sa espasyo. Sinabi ni Taylor na "tiyak na nalalaman na ang mga bahagi na ginawa ng computed axial lens ay magagamit sa espasyo," dagdag pa nito. "Gusto kong mag-isip na ang kawalang-timbang ay maaaring maging isang karagdagang benepisyo para sa proseso."

Ang pangunahing isyu sa paggamit ng CAL sa Earth ay ang bagay na maaaring lababo sa dagta habang ito ay nai-render. Ang koponan ay dinisenyo ang dagta upang ang bagay ay hindi lumubog sa panahon ng proseso ng pagpi-print sa pamamagitan ng anumang masusukat na distansya, ngunit nagtatrabaho sa nabawasan na gravity ay maaaring gawing mas maliit ang pagbabagong iyon.

Kung ang Elon Musk at iba pa ay makamit ang kanilang pangarap na magpadala ng mga tao sa Mars at magsisimula ng isang kolonya, marahil ay ipapadala nila ang kanilang mga explorer sa pulang planeta na may isang projector at isang higanteng patong ng dagta, na handa nang gumawa ng kanilang sariling mga tool. Hindi bababa sa mayroon silang isang bagay na gagamitin para sa panonood ng mga pelikula.

Basahin ang abstract ng papel, na may pamagat na "Volumetric additive manufacturing sa pamamagitan ng tomographic reconstruction," sa ibaba:

Ang mga adhikain sa pagmamanupaktura ay nagtatagal ng napakalaking heometriko kalayaan at ang potensyal na pagsamahin ang mga materyales para sa kumplikadong mga pag-andar Ang bilis, geometry, at mga limitasyon sa kalidad ng balat ng mga proseso ng magkakasama ay nauugnay sa pagsalig sa materyal na layering. Nagpakita kami ng sabay-sabay na pag-print ng lahat ng mga punto sa loob ng isang three-dimensional na bagay sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang umiikot na dami ng potosensitibong materyal na may dynamic na umuunlad na pattern ng ilaw. Nag-i-print kami ng mga tampok na kasing dami ng 0.3 mm sa polimer ng polimer sa engineering, pati na rin ang imprenta na malambot na mga istraktura na may iba pang makinis na ibabaw sa isang gelatin methacrylate hydrogel. Ang aming proseso ay nagbibigay-daan sa amin upang bumuo ng mga sangkap na encase iba pang mga pre-umiiral na solid bagay, na nagbibigay-daan para sa multi-materyal na katha. Nakagawa kami ng mga modelo upang ilarawan ang mga kakayahan ng bilis at spatial na resolution. Nagpakita din kami ng mga oras ng pag-print ng 30-120 s para sa magkakaibang sentimetro-scale na mga bagay.