Novi ultra-brzi 3D pisač radi poput obrnutog skenera
Novi 3D pisač kombinira principe CT skenera sa svjetlosnim modeliranjem materijala za proizvodnju objekata s jedinstvenim kombinacijama svojstava u rekordnom vremenu. Zamislite da napravite umjetno srce iste ukočenosti kao i pravo - ovo je samo jedan primjer 3D ispisanih objekata na kojima istraživači s Tehničkog sveučilišta u Danskoj (DTU) rade na ostvarenju s novom tehnologijom 3D ispisa koja se temelji na svjetlu.
Prema riječima voditelja tima s više odjela, docenta Yi Yanga na DTU Chemistry, pisač koristi principe obrnutog CT skeniranja. "Naš pisač će izgraditi fizički objekt na sjecištima kompjuteriziranih tomografskih slika. Tehnologija omogućuje izgradnju 3D objekata ugrađenih s različitim svojstvima i prijelazima materijala", kaže Yi Yang.
CT skeniranje daje trodimenzionalnu sliku, na primjer, mozga reorganizacijom informacija u velikom broju dvodimenzionalnih slika dobivenih iz projekcija rendgenskih zraka, koje se rotiraju oko pacijenta i otkrivaju različite vrste tkiva. Novi 3D pisač će, s druge strane, proizvoditi fizičke objekte puštajući svjetlosne zrake da udare u rotirajuću masu i oblikuju masu prema trodimenzionalnoj slici sastavljenoj od dvodimenzionalnih slika.
Ispis u tri ravnine
Iako trenutni 3D pisači proizvode objekte u 3D, stvarni se ispis odvija u nižim dimenzijama. Materijal, kao što je plastična smola, stvrdnjava se sloj po sloj ili točku po točku i ispisuje predmete odozdo prema gore na ploču pisača. Međutim, novi 3D pisač zapravo će ispisivati u tri dimenzije, objašnjava docent Yi Yang: "Koristimo metodu nazvanu fotopolimerizacija tomografske posude (TVP), koja nam omogućuje ispis svih točaka u 3D objektu istovremeno. Treba zamisliti kutija koja sadrži tekući polimer — vrsta polimerne tinte za pisač. Izlaganjem tinte svjetlu određenih valnih duljina, koje su određene 3D slikom i napravljene kao CT skeniranje, tinta postaje čvrsta u željenom obliku."
Može podesiti elastičnost
Zajedno s izvanrednim profesorom Aminul Islamom na DTU-u za strojarstvo i profesorom Kristofferom Almdalom na DTU Chemistry, docent Yi Yang razvija prave tipove aparata za novi recept polimerne smole osjetljive na svjetlost, što je važno kako bi se iskoristile prednosti tehnologije 3D ispisa ovisnog o svjetlu. "Možemo mijenjati mekoću našeg 3D objekta na temelju našeg računalnog modela kontrolirajući različite valne duljine koje se isporučuju iz izvora svjetlosti", kaže Yi Yang.
Do sada je pisač uspijevao ispisivati različite složene geometrije s funkcionalno ocjenjenim materijalima. Docentica objašnjava da se potencijal tiskare proteže daleko u komercijalnu proizvodnju raznih predmeta. Ali jedinstvene mogućnosti za brzo prilagođavanje mekoće i oblika otiska također znače da vidi potencijal u vaskularizaciji umjetnih nadomjestaka za pacijente koji trebaju nova, funkcionalna tkiva i organe.
"Stupanj detalja i fleksibilnosti u našem 3D ispisu bit će, nadamo se, toliko opsežan da se tehnika može koristiti za proizvodnju potpuno vaskulariziranih konstrukcija koristeći biopolimere kao 'tintu'. Ova tehnologija bi mogla replicirati mekoću i jedinstveno nakupljanje krvnih žila, kapilara i mišića. Pred nama je dug put, ali nadamo se da će nas pisač moći približiti cilju", kaže Yang.
Brzina bez presedana
Iako neke od potencijalnih prednosti pisača leže godinama u budućnosti, on već ima značajke koje bi mogle revolucionirati 3D ispis. Obično brzina 3D ispisa ovisi o složenosti objekta i broju voksela. Vokseli su 3D pikseli, koji se mogu opisati kao sve male točkice koje tvore sliku — ili u slučaju voksela, točke u trodimenzionalnoj slici.
Međutim, budući da novi 3D pisač koristi obrnutu CT sliku kao predložak i jednostavno mijenja polimerni materijal svjetlosnim zrakama umjesto ispisivanja točku po točku, objekti se mogu proizvesti gotovo trenutno. "U principu, tehnika omogućuje da se pošalje CT snimka objekta i pritisne 'print'. Trenutak nakon toga bit će kopija objekta u stvarnoj mekoći", zaključuje Yang.
Izvor: Nature Communications