3D-tulostuksen nopeus satakertaistuu

3D-kuvioita muodostetaan hyytelömäisestä aineesta ainostaan valon avulla. Tekniikka voi avata uusia tapoja käyttää 3D-tulostimia.

3D-kuvioita muodostetaan hyytelömäisestä aineesta ainostaan valon avulla. Tekniikka voi avata uusia tapoja käyttää 3D-tulostimia.

Evan Dougherty, Michigan Engineering

Yhdysvaltalaisen Michiganin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet 3D-tulostustekniikan, joka on sata kertaa niin nopea kuin vakiintunut menetelmä.

Yleensä 3D-tulostuksessa ruiskutetaan ainetta kerros kerrokselta niin kauan, että muodostuu kolmiulotteinen rakenne, kuten esine. Uuden tavan lähtökohtana on jähmeä hyytelö tai paksu geeli, joka kovettuu, kun siihen kohdistetaan aallonpituudeltaan tietynlaista valoa.

Kokeissa käytettiin hartsimaista geeliä, joka kovetetaan sinisellä valolla. Aallonpituus ratkaisee, sillä geeli ei kovetu, jos valo on ultraviolettisäteilyä.

Aallonpituudella on mahdollista määrätä, mikä osa geelistä muuttuu kiinteäksi kappaleeksi.

Kappale muotoutuu nesteestä valokylvyssä

/ 4

Uv-säteily pitää geelin juoksevana

Uv-säteet tunkeutuvat tiettyyn syvyyteen ja estävät geeliä kovettumasta.

1

Sininen valo kovettaa geelin

Vain siellä, missä uv-säteily on heikkoa, sininen valo voi kovettaa geelin.

2

Harmaasävyt luovat yksityiskohdat

Sinisen valon voimakkuus ja samalla kovettumis­nopeus säädetään lähettämällä valo lasin läpi. Lasissa on harmaasävyinen kuvio, joka vaikuttaa rakennepiirteisiin.

3

Kappale saa muodon

3D-rakenne kasvaa astiassa sitä mukaa kuin sininen valo kovettaa geeliä kerros kerrokselta.

4
© Mikkel Juul Jensen & Evan Dougherty

Valo suunnataan aallonpituudesta riippumatta geeliin alhaalta lasipohjaisen säiliön läpi. Ensin käytetään ultraviolettisäteilyä, jonka voimakkuus valitaan tarkasti, jotta se tunkeutuu toivotusti geeliin, sillä tunkeutumissyvyys rajaa kovettuvan alueen.

Sitten käytetään sinistä valoa, joka voidaan jakaa voimakkuudeltaan erilaisiin osiin. Tällä tavalla säädellään geelin kovettumisnopeutta eri kohdissa.

Sitä mukaa kuin kappale muodostuu, ohjauslevyä nostetaan hyytelössä, jotta valonsäteet vaikuttavat samalla alueella astiassa ja luovat uuden kerroksen kolmiulotteiseen rakenteeseen.

KATSO VIDEO: 3D-kuvio nousee syvyyksistä

Tulostustekniikkaa nimitetään stereolitografiaksi, eivätkä yhdysvaltalaistutkijat ole suinkaan ainoita sen soveltajia. Uutta yhdysvaltalaissovelluksessa on ehkäisevän ultraviolettisäteilyn käyttö. Sen ansiosta kovetettava kerros voi sijaita astian keskellä, mikä puolestaan nopeuttaa valmistusprosessia.

Kokeissa pystyttiin tästä syystä tulostamaan kaksi metriä korkea kappale tunnissa. Muissa stereolitografiatulostimissa ei päästä lähellekään tätä vauhtia – niillä on saavutettu vain 23 millimetrin tuntinopeus.