Låt dig inte luras av namnet. Medan 3D-skrivare skriver ut påtagliga föremål (och ganska bra), händer inte hur de gör jobbet i 3D, utan snarare i vanlig gammal 2D.
En grupp tidigare och nuvarande forskare från Rowland Institute vid Harvard arbetar för att förändra det.
Först, så här fungerar 3D-utskrift:Skrivarna lägger ner platta lager av harts, som kommer att härda till plast efter att ha exponerats för laserljus, ovanpå varandra, om och om igen från botten till toppen. Så småningom tar föremålet, till exempel en skalle, form. Men om en del av trycket hänger över, som en bro eller en vinge på ett plan, kräver det någon typ av platt stödstruktur för att faktiskt skriva ut, annars faller hartset isär.
Forskarna presenterar en metod för att hjälpa skrivarna att leva upp till sina namn och leverera en "äkta" 3D-form av utskrift. I en ny tidning i Nature , beskriver de en teknik för volymetrisk 3D-utskrift som går längre än nedifrån och upp, skiktad metod. Processen eliminerar behovet av stödstrukturer eftersom hartset den skapar är självbärande.
"Vad vi undrade är, kunde vi faktiskt skriva ut hela volymer utan att behöva göra alla dessa komplicerade steg?" sa Daniel N. Congreve, biträdande professor vid Stanford och tidigare fellow vid Rowland Institute, där huvuddelen av forskningen ägde rum. "Vårt mål var att helt enkelt använda en laser som rör sig runt för att verkligen mönstra i tre dimensioner och inte begränsas av den här sortens lager-för-lager-karaktär."
Nyckelkomponenten i deras nya design är att förvandla rött ljus till blått ljus genom att lägga till vad som kallas en uppkonverteringsprocess till hartset, den ljusreaktiva vätskan som används i 3D-skrivare och som härdar till plast.
I 3D-utskrift härdar harts i en platt och rak linje längs ljusets väg. Här använder forskarna nanokapslar för att tillsätta kemikalier så att det bara reagerar på en viss typ av ljus - ett blått ljus i laserns brännpunkt som skapas av uppkonverteringsprocessen. Den här strålen skannas i tre dimensioner, så den skrivs ut på det sättet utan att behöva läggas på något. Det resulterande hartset har en högre viskositet än i den traditionella metoden, så det kan stå utan stöd när det väl är tryckt.
"Vi designade hartset, vi designade systemet så att det röda ljuset inte gör någonting," sa Congreve. "Men den lilla prick av blått ljus utlöser en kemisk reaktion som gör att hartset härdar och förvandlas till plast. I grund och botten, vad det betyder är att du har den här lasern som passerar hela vägen genom systemet och först vid den lilla blåa får du polymerisationen , [bara där] får du utskriften att hända. Vi skannar bara den blå pricken runt i tre dimensioner och var som helst den blå pricken träffar polymeriserar den och du får din 3D-utskrift."
Forskarna använde sin skrivare för att producera en 3D Harvard-logotyp, Stanford-logotyp och en liten båt, ett standardtest för 3D-skrivare på grund av båtens ringa storlek och fina detaljer som överhängande hyttventiler och öppna hytter.
Forskarna, som inkluderade Christopher Stokes från Rowland Institute, planerar att fortsätta utveckla systemet för hastighet och förfina det för att skriva ut ännu finare detaljer. Potentialen med volymetrisk 3D-utskrift ses som en game changer, eftersom det kommer att eliminera behovet av komplexa stödstrukturer och dramatiskt påskynda processen när den når sin fulla potential. Tänk på "replikatorn" från "Star Trek" som materialiserar objekt på en gång.
Men just nu vet forskarna att de har en hel del att gå.
"Vi har verkligen bara börjat skrapa på ytan av vad den här nya tekniken kan göra," sa Congreve. + Utforska vidare
