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Researchers at the University of Utah and The University of Texas at Austin have demonstrated holographic 3D printing that can form such complex voids in a single exposure, with the process taking as little as 7.5 seconds.
Des chercheurs de l’université de l’Utah et de l’université du Texas à Austin ont démontré une technique d’impression 3D holographique capable de former des vides aussi complexes en une seule exposition, pour un processus d’une durée minimale de 7,5 secondes.
The problem it addresses is built into conventional layer-by-layer printing: joins between layers can leave leaky seams. The Utah team, led by electrical and computer engineering professor Rajesh Menon and lab member Dajun Lin, instead projects the entire three-dimensional pattern at once. Their method is inspired by photolithography, a technique that uses light and masks to define shapes, but applies it through the depth of the material.
Le problème traité est inhérent à l’impression conventionnelle couche par couche : les jonctions entre les couches peuvent laisser des joints perméables. L’équipe de l’Utah, dirigée par Rajesh Menon, professeur de génie électrique et informatique, et Dajun Lin, membre du laboratoire, projette au contraire l’ensemble du motif tridimensionnel en une seule fois. Leur méthode s’inspire de la photolithographie, une technique qui utilise la lumière et des masques pour définir des formes, mais l’applique sur toute la profondeur du matériau.
The resin contains string-like polymers that crosslink and harden under laser light. Because the substrate is not perfectly transparent, light would normally scatter as it travels through it and blur the intended shape. A nanopatterned mask compensates for that diffraction, directing energy toward the regions that should become solid. Changes to the resin's chemistry and computational design of the mask keep the areas meant to stay hollow dark enough to avoid hardening.
La résine contient des polymères filiformes qui se réticulent et durcissent sous l’effet de la lumière laser. Comme le substrat n’est pas parfaitement transparent, la lumière se diffuserait normalement en le traversant et brouillerait la forme recherchée. Un masque nanostructuré compense cette diffraction en dirigeant l’énergie vers les régions qui doivent devenir solides. La modification de la chimie de la résine et la conception informatique du masque maintiennent les zones censées rester creuses suffisamment sombres pour éviter leur durcissement.
That solves a limitation in the team's earlier demonstration. Those prints included microtubes as small as 6 micrometers in diameter and structures with dimensional ratios as high as 120:1, but their hollow sections did not extend along the print's height. The new study, published in Science Advances, adds hollow cylinders and cubes with voids along multiple axes.
Cette avancée résout une limite de la précédente démonstration de l’équipe. Ces impressions comprenaient des microtubes d’un diamètre minimal de 6 micromètres et des structures présentant des rapports dimensionnels allant jusqu’à 120:1, mais leurs sections creuses ne s’étendaient pas sur la hauteur de l’impression. La nouvelle étude, publiée dans Science Advances, ajoute des cylindres et des cubes creux avec des vides orientés selon plusieurs axes.
So what does it change in practice? It points toward complex microstructures that could be produced in seconds rather than the hours other laser-based methods can take, without relying on stacked layers. For now, the cylinder and cube are proof-of-concept prints made by a research team; the work shows a route to larger shapes, not a production deployment.
Qu’est-ce que cela change en pratique ? Ces travaux ouvrent la voie à la production en quelques secondes de microstructures complexes qui peuvent nécessiter plusieurs heures avec d’autres méthodes laser, sans recourir à des couches empilées. Pour l’instant, le cylindre et le cube sont des impressions expérimentales réalisées par une équipe de recherche ; les travaux montrent une voie vers des formes plus grandes, et non un déploiement en production.