Yeni, Işık Tabanlı bir 3D Yazıcı, Sıfır Yerçekiminde Uzay Gemisi Araçları Yaratabilir

Yeni bir 3B baskı tekniği, ışık huzmelerinde nesneler üretmeyi vaat ediyor, zoologlardan sıfır yerçekiminde alet yapmak isteyen uzay gemilerindeki insanlara kadar her türlü uzmana yardım ediyor.

Perşembe günkü dergide yayınlanan makalede anlatılan teknik Bilim katı cisimler oluşturmak için ışık ışınlarının sarı ışığa duyarlı bir sıvı üzerine parlamasını içerir. İşte bu yeni teknik nasıl işler: Bilim adamları, arzu ettikleri nesnenin 3B modelini yaratır, bir film oluşturur ve bilgileri dönen bir silindire ışınlamak için bir projektör kullanır. Sıvının doğası, kullanıcıların reçinede başka nesneleri tutabileceği anlamına gelir; Bir metal parçası etrafında bir tornavida tutacağı oluşturmak böyle bir örnektir.

California Üniversitesi'nde makine mühendisliği profesörü ve bir makalenin kıdemli yazarı Hayden Taylor anlatıyor Ters bu yeni 3D baskı tekniğinin mevcut donanımı kullanması ancak yazılımını daha karmaşık bir şekilde kullanması.

Taylor, “Yeni işlem için gerekli olan aparat doğal olarak basittir: standart bir raf projektörü olabilen bir video projektör ve ışığa duyarlı malzemenin durmadan dönen bir hacmini gerektirir” diyor. İşin en zor yanı, 3D modelini videoya çevirmek için kullanılan hesaplamaların - ancak “gerektiğinde kişisel bir bilgisayarla yapılabildiğini” açıklıyor.

Yazıcı, doktorlar tarafından vücuda elektromanyetik dalgalar göndererek tümörleri bulmak için kullanılan bilgisayarlı tomografi taramalarına bakarak tasarlanmıştır. Ekibin ne kadar ışık gönderileceğini ve silindir tam reçinesi ne zaman döndüğünü hesaplaması gerekiyordu. Işık reçineye çarptığında, ışığa duyarlı moleküller çözünmüş oksijeni katı bir yapı oluşturmak için tüketirler. Artık malzeme diğer projeler için tekrar kullanılabilir ve yöntem pratikte atık yaratmaz.

3D baskının 2013 yılında bölgedeki toplu yutturmaca ardından bir rönesansla ilgili bir şey yaşadığı bir zamanda geliyor. Yalnız son iki aydır, Columbia Üniversitesi araştırmacıları 3D baskı ahşabının bir yolunu keşfettiler. bütün bir düğün sahnesi yaratın ve Michigan Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, nesneleri öncekinden 100 kat daha hızlı basabilen bir yöntem geliştirdiler.

Tipik 3B yazıcılar, yavaş yavaş nesneler oluşturmak için ABS plastik veya polilaktik asidi örten kağıt tabanlı meslektaşları gibi çalışma eğilimindedir. Kaynaşmış biriktirme modellemesi olarak bilinen bu teknik, yüksek hızda ancak düşük doğrulukta nesneler üretme eğilimindedir.

Taylor, “Geleneksel olduğu gibi katman katman basmıyoruz” diyor. “Bazı diğer işlemlerde, katmanların kullanılması, iç boşlukları veya kusurları ortaya çıkarır ve her ikisi de gücü azaltabilen veya gücü çok yönlü hale getirebilen pürüzsüz olmayan bir yüzeyle sonuçlanır.”

Michigan Üniversitesi'ndeki ekip tarafından kullanılan stereolitografi olarak bilinen alternatif bir teknik, reçinede bir nesne oluşturmak için bir ultraviyole lazeri kullanır. Taylor’ın ekibi tarafından kullanılan tekniğe benziyor. bilgisayarlı eksenel litografi - Fakat bu yeni 3B baskı döneminde teknikler arasında bazı ilginç farklılıklar var.

Taylor, “Bileşeni düz bir çizgide çizmiyoruz, bunun yerine baskı hacmini ışık kaynağına göre döndürüyoruz” diyor. “Bu, bir 3B nesnesinin tüm noktalarını sırayla değil, aynı anda gerçekten oluşturabileceğimiz anlamına geliyor.

“Ayrıca, işlemimizde, yazdırılan nesnenin yazdırma sırasında çevresindeki malzemeye göre hareketi yok. Bu, istisnai derecede yüksek viskoziteli malzemelere baskı yapmamızı ve akışkan akışı ile diğer işlemlere uygulanabilecek baskı hızı sınırlamalarını ortadan kaldırmamızı sağlayan, yaklaşımımızın benzeri görülmemiş bir yönü. ”

Bu Yeni Teknik Uzay Gemilerinde Nasıl Kullanılabilir?

Bu teknik uzaydaki astronotlara bile faydalı olabilir. Taylor, “bilgisayarlı eksenel litografi tarafından yapılan parçaların uzayda kullanılabileceğinin kesinlikle mümkün olduğunu”, “ağırlıksızlığın aslında süreç için ek bir fayda olabileceğini tahmin ediyorum” dedi.

Dünya'da CAL kullanımı ile ilgili ana sorun, nesnenin oluşturulduğu gibi reçinede batabilmesidir. Ekip, reçineyi, yazdırma işlemi sırasında herhangi bir ölçülebilir mesafeyle batmayacak şekilde tasarladı, ancak azaltılmış yerçekimi ile çalışmak, bu değişikliği daha da küçük yapabilir.

Eğer Elon Musk ve benzeri insanlar, insanlara Mars'a gönderme ve bir koloni kurma hayallerini gerçekleştirirlerse, belki de kaşiflerini, kendi aletlerini yapmaya hazır bir projektör ve dev bir reçine kabı ile kızıl gezegene gönderirler. En azından film izlemek için kullanacakları bir şeyler olurdu.

Aşağıdaki “tomografik yeniden yapılandırma yoluyla hacimsel katkı üretimi” başlıklı makalenin özetini okuyun:

Katkı maddesi üretimi muazzam geometrik özgürlük ve karmaşık fonksiyonlar için malzemeleri birleştirme potansiyeli vaat ediyor. İlave işlemlerin hız, geometri ve yüzey kalitesi sınırlamaları, malzeme katmanlamasına bağlılıkla bağlantılıdır. Dinamik olarak gelişen bir ışık düzeniyle dönen bir ışığa duyarlı malzeme hacmini aydınlatarak üç boyutlu bir nesne içindeki tüm noktaların aynı anda basıldığını gösterdik. Mühendislik akrilat polimerlerinde 0,3 mm kadar küçük özelliklerin yanı sıra son derece pürüzsüz yüzeyli yumuşak yapıları jelatin metakrilat hidrojel olarak basarız. Prosesimiz, önceden var olan diğer katı cisimleri barındıran ve çok malzemeli imalat için izin veren bileşenler oluşturmamızı sağlar. Hız ve mekansal çözünürlük özelliklerini tanımlamak için modeller geliştirdik. Ayrıca, santimetre ölçekli çeşitli nesneler için 30-120 s'lik yazdırma sürelerini de gösterdik.