W zeszłym roku naukowcy  z LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) zaprezentowali nowy sposób druku 3D z żywic – tak zwany druk objętościowy, nazwany też tomograficznym albo holograficznym. Dzisiaj widzimy już pierwsze zapowiedzi drukarek holograficznych. Czym jest druk objętościowy i dlaczego ma on tak ogromny potencjał?

Jak to jest zrobione?

Aby zrozumieć ten sposób druku, należy najpierw spojrzeć na zasadę działania tomografii komputerowej. W tomografii najpierw tworzona jest seria zdjęć rentgenowskich badanego obiektu pod różnymi kątami. Następnie zdjęcia przetwarzane są przez algorytm tomograficzny celem rekonstrukcji przekroju. Uzyskany obraz tomograficzny jest reprezentacją dystrybucji zaabsorbowanych promieni rentgenowskich wewnątrz obiektu.

Objętościowy druk 3D odwraca zasadę działania tomografii. Po załadowaniu modelu komputerowego drukowanego obiektu, w procesie wokselizacji tworzone są jego przekroje. Następnie projekcje z różnych kątów (od 0^o do 360^o) liczone są przy użyciu odpowiedniego algorytmu tomograficznego i składane w jedną pełną projekcję.  Wyświetlenie pełnej projekcji w materiale fotoczułym daje kształt danego modelu, który  zostaje utwardzony, podczas gdy reszta materiału pozostaje płynna.

3D w każdej osi

Innowacja jaką przynosi druk objętościowy jest możliwość druku w trzech osiach jednocześnie, zamiast drukować kolejne warstwy dodawane w osi z. Eliminuje to problem łączenia ze sobą poszczególnych warstw. Pojawiły się przewidywania, że druk objętościowy wyjdzie poza  technologię wytwarzania addytywnego, gdyż części mogą ulegać utwardzeniu w tym samym czasie, jednak jest to dosyć optymistyczne założenie. Najprawdopodobniej w tej technologii utwardzanie rzeczywiście postępować będzie w trzech osiach jednocześnie, ale zaczynając od centrum obiektu i idąc w kierunku jego brzegów.

Wciąż taki sposób druku może być niezbędny przy druku bardzo skomplikowanych geometrii czy druku organów. Właśnie do zastosowań medycznych ma służyć zapowiadana przez Cellink – jednego z naszych partnerów, drukarka Holograph-X. Wykorzystanie technologii druku objętościowego ułatwi m.in. druk skomplikowanych naczyń oraz systemów wielokomórkowych.

Metoda druku objętościowego jest wciąż metodą stereolitograficzną, a co za tym idzie jest ograniczona do jednego typu materiału. Nie wiadomo, czy w przyszłości powstanie technologia objętościowego druku 3D pozwalająca na wykorzystanie metali lub termoplastyków. Mimo to nawet w swojej obecnej postaci jest to technologia warta uwagi.

Źródła: “Volumetric 3D Printing of Elastomers by Tomographic Back-Projection“ École Polytechnique Fédérale de Lausanne www.3dprintingmedia.network