Naukowcy z Narodowego Laboratorium Lawrence Livermore i Uniwersytetu Kaliforni w Berkeley pokazali drukarkę 3D, która tworzy cały obiekt naraz, zamiast budować go warstwa po warstwie, tak jak w tradycyjnym procesie technologii addatywnej.

Urządzenie zostało nazwane – Replikator. Nazwą naukowcy zainspirowali się ze znanego filmu Star Trek, gdzie istniało urządzenie mogące stworzyć kopię dowolnego obiektu na żądanie.

Wizualizacja działania drukarki 3D CAL

Nowa drukarka 3D wykorzystuje światło do przekształcania (utwardzania) lepkiej żywicy w złożone obiekty, bardzo podobnie jak przy metodzie druku SLA. Jest jednak zasadnicza różnica, ponieważ światło z projektora pada na boczną powierzchnię obracającej się fiolki ze światłoutwardzalną żywicą, ta natomiast twardnieje i powstaje obiekt, jak twierdzą autorzy szybciej niż dotychczasowe technologie addatywne.

Inspiracją do stworzenia nowego urządzenia stała się zasada działania tomografii komputerowej, gdzie promienie rentgenowskie wnikają w prześwietlane ciało pod różnymi kątami, aby ukazać geometrię kości i tkanek.

Drukarka „Replikator”  podczas pracy  

Technologia ta przyjęła nazwę Computed Axial Lithography (CAL), cały proces rozpoczyna się od powstania modelu komputerowego CAD. Światło z projektora oświetla gęstą żywicę, tworząc ciągłą projekcję obrazu podczas obracania fiolki. Projekcja jest obliczana pod każdym kątem, gdzie algorytm optymalizacyjny tworzy pokaźną serię obrazów. Szybkość projekcji tych obrazów na fiolce jest uzależniona i dostosowana do obrotu fiolki z żywicą. Podobnie jak w przypadku skanowania CT, rzucane światło łączy się tworząc obiekt 3D zawieszony w żywicy. Po paru minutach pojawia się gotowa struktura. Następnie projekcja zostaje zatrzymana, a nieutwardzona ciecz odprowadzona – pozostawiając tylko gotowy produkt. Korzystając z projektora laserowego, naukowcy wykazali, że podczas obracania żywicy, można uzyskać 1440 różnych rzutów (4 wiązki światła na każdy jeden stopień w przestrzeni 3D).

Podział modelu 3D na poszczególne obrazy (rzuty)

Żywica do CAL składa się z ciekłych polimerów zmieszanych z fotoczułymi cząsteczkami i rozpuszczonym tlenem. Światło aktywuje światłoczuły związek, który wyczerpuje tlen. Tylko w tych regionach, w których cały tlen został zużyty, polimery tworzą wiązania poprzeczne, które przekształcają żywicę z cieczy w ciało stałe. Niewykorzystaną żywicę można poddać recyklingowi poprzez podgrzanie jej w atmosferze tlenu.

Kawałek śrubokręta wydrukowany za pomocą technologii CAL

Do tej pory zespół naukowców za pomocą nowej drukarki stworzył wiele różnych obiektów, od malutkich posągów do modelu szczęki. Naukowcy mogą tworzyć obiekty o średnicy ok 10 cm.

Jest to pierwszy przypadek, w którym nie musimy budować modelu warstwa po warstwie, dzięki temu rozwinięcie tej technologii potencjalnie może zmienić sposób wytwarzania produktów. Na pierwszy rzut oka widać, że modele nie są zbyt dokładne i nie trzymają wymiarów. Jest zatem co ulepszać, ale myślę, że warto – udoskonalona technologia może mieć potencjał.