Ученые из Университета Юты разработали голографический 3D-принтер для печати моделей

Команда из Университета Юты представила новый подход к 3D-печати, который позволяет мгновенно создавать сложные микроструктуры, не прибегая к послойной технологии. Основой этого метода стало голографическое формирование светового поля, где вместо традиционного перемещения лазерной головки применяется специальная маска, преобразующая лазерный луч в трехмерный световой рисунок, который проникает в фотополимер.

Ключевым аспектом работы нового принтера является механизм, который компенсирует оптические искажения, возникающие при взаимодействии света с толстым слоем фоточувствительного материала. Обычные методы фотолитографии эффективны только на поверхности, так как при глубоком проникновении лучи рассеиваются, теряя четкость. Для решения этой проблемы была разработана программа для создания фазовой маски, которая корректирует искажения и направляет лазерную энергию только в нужные области. В качестве фотополимера использовался материал SU-8, который, подвергаясь воздействию света, превращается из жидкого состояния в твердую структуру.

В ходе экспериментов прототип принтера смог создавать ажурные конструкции, массивы микротрубочек и детали размером около 6 мкм. Одной из сложных задач было создание полых элементов по высоте, с которой исследователи успешно справились. Процесс печати осуществлялся со скоростью 1 мм³/с при разрешении 24 мкм на воксель, где в каждом кубическом миллиметре содержалось 105 вокселей. Изготовление моделей, таких как цилиндры и кубы размером в 1 мм, занимало всего 7,5 секунд, и полученные изделия имели высокую механическую прочность, а напечатанные микротрубочки функционировали как капилляры для перекачки жидкостей.

Разработчики предполагают, что в будущем голографическая печать может быть использована для массового производства микрофлюидных устройств, медицины, микроэлектромеханических систем (MEMS), оптических компонентов и метаматериалов с заданными свойствами.