Новый 3D-принтер сочетает в себе принципы компьютерного томографа со световым моделированием материалов для создания объектов с уникальными комбинациями свойств в рекордно короткие сроки. Представьте себе создание копии фигурки-бюста Альберта Эйнштейна с мягкими щеками, твердым лбом и содержащей физическую копию чуда мозга, просто нажав «печать». Или, что еще более впечатляюще, искусственное сердце с такой же жесткостью, как и настоящее. Это всего лишь несколько примеров 3D-печатных объектов, которые исследователи из Датского технического университета (DTU) работают над тем, чтобы воплотить в жизнь новую технологию 3D-печати, основанную на свете. По словам руководителя многопрофильной группы, доцента Йи Янга из DTU Chemistry, в принтере используются принципы реверсивного компьютерного томографа. «Наш принтер будет строить физический объект на пересечениях компьютерных томографических изображений. Эта технология позволяет нам создавать трехмерные объекты с различными свойствами и переходами материалов», — говорит Йи Ян. Компьютерная томография обеспечивает трехмерное изображение, например, головного мозга путем реорганизации информации в большом количестве двумерных изображений, полученных из рентгеновских проекций, которые вращаются вокруг пациента и показывают различные типы тканей. С другой стороны, новый 3D-принтер будет создавать физические объекты, позволяя световым лучам падать на вращающуюся массу и формировать массу в соответствии с трехмерным изображением, состоящим из двухмерных изображений.

Первые результаты междисциплинарного проекта недавно стали доступны в открытом доступе в Nature Communications . Недавно Йи Ян получил грант Villum Experiment в размере 2 MDKK, который будет финансировать постдока и технико-административного сотрудника для продвижения проекта. Печать в трех плоскостях Хотя современные 3D-принтеры производят объекты в 3D, фактическая печать происходит в меньших размерах. Материал, например пластиковые смолы, отверждается слой за слоем или точка за точкой и печатает объекты снизу вверх на плате принтера. Однако новый 3D-принтер на самом деле будет печатать в трех измерениях, объясняет доцент И Ян: «Мы используем метод, называемый томографической фотополимеризацией в ваннах (TVP), который позволяет нам печатать все точки в трехмерном объекте одновременно. коробка, содержащая жидкий полимер — своего рода полимерные чернила для принтера. Подвергая чернила воздействию света с определенной длиной волны, определенной с помощью 3D-изображения и созданной в виде компьютерной томографии, чернила становятся твердыми и принимают желаемую форму». Можно регулировать эластичность Вместе с доцентом Аминулом Исламом в машиностроении DTU и профессором Кристофером Алмдалом в DTU Chemistry доцент И Ян разрабатывает подходящие типы устройств для нового рецепта светочувствительной полимерной смолы, что важно для использования преимуществ одного из преимуществ. большие преимущества технологии светозависимой 3D-печати. «Мы можем изменять мягкость нашего 3D-объекта на основе нашей компьютерной модели, контролируя различные длины волн, излучаемые источниками света», — говорит И Ян. До настоящего времени принтеру удавалось печатать изделия различной сложной геометрии из функционально подобранных материалов. Доцент объясняет, что потенциал принтера простирается далеко на коммерческое производство различных предметов. Но уникальные возможности быстрой регулировки мягкости и формы оттиска также означают, что он видит потенциал в васкуляризации искусственных заменителей для пациентов, которым нужны новые, функционирующие ткани и органы. «Мы надеемся, что степень детализации и гибкости нашей 3D-печати будет настолько обширной, что эту технику можно будет использовать для создания полностью васкуляризированных конструкций с использованием биополимеров в качестве «чернил». Эта технология может воспроизвести мягкость и уникальное строение кровеносных сосудов, капилляров и мышц. Нам еще предстоит пройти долгий путь, но, надеюсь, принтер сможет приблизить нас к цели», — говорит Ян. Беспрецедентная скорость Хотя некоторые из потенциальных преимуществ принтера появятся в будущем, у него уже есть функции, которые могут произвести революцию в 3D-печати. Обычно скорость 3D-печати зависит от сложности объекта и количества вокселей. Воксели — это трехмерные пиксели, которые можно описать как все маленькие точки, образующие изображение, или, в случае вокселей, точки трехмерной фигуры. Однако, поскольку новый 3D-принтер использует перевернутое компьютерное изображение в качестве шаблона и просто заменяет полимерный материал световыми лучами вместо точечной печати, объекты можно создавать практически мгновенно. «В принципе, методика позволяет отправить компьютерную томографию объекта и нажать «распечатать». Через мгновение будет копия объекта в реальной мягкости », — заключает Ян

 Автор: Сергей Кузнецов

Источник