?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

В беседах с различными людьми сформулировалась идея очень быстрого трехмерного принтера, практически без движущихся частей. Она отвечает на самые больные вопросы современных 3D-принтеров - скорость, точность и надежность. К сожалению, ни у меня, ни у моих знакомых, нет достаточных знаний в области оптики и фотохимии, чтобы ее реализовать. Но может быть кого-то  более компетентного она вдохновит на полезное изобретение.

Скоростной 3D принтер

Основа принтера - "аквариум", заполненный химической смесью. Вы, наверное, слышали про фотополимеризующиеся составы, способные затвердевать под действием ультрафиолетового света. Есть даже трехмерный принтер который чертит слой за слоем полимерные фигурки лучом лазера в похожем аквариуме. Но тут у нас другой принцип. Смесь состоит из двух фотоактивных, способных соединяться в полимер. Но один компонент активируется скажем, желтым светом, а другой - зеленым. Если в некоторой капельке смеси оба мономера активны - то они соединяются в твердый полимер. Если нет - то не соединяются, а по выключени света фотоактивированная молекула быстро приходит в исходное состояние, переизлучая свет на другой волне. Химики говорят, что это все вполне возможное дело, хотя и требует серьезной работы.

Дальше-дело техники. Лазерный луч, развернутый в плоскость, сканирует аквариум снизу вверх. А сверху нечто вроде мультимедиа проектора проецирует зеленую картинку соответствующую полимеризуемому слою изготавливаемого объекта. Там где плоскость пересекает пучок света от проектора - полимеризуется картинка. Так постепенно полимеризуется весь объект. Он достается из аквариума, туда доливается еще раствор - и можно печатать следующее изделие.

Скорость такой печати может быть очень высока если полимеризация его будет термодинамически выгодна, а свет сможет служить только катализатором реакции. Тогда не придется долго просвечивать каждый слой,  и показанный желтым плоский луч сможет очень быстро пройти весь аквариум снизу вверх, произведя объект.

В отличие от всех известных мне трехмерных принтеров, печатающих  в каждый момент времени только в одной точке, этот принтер печатает сразу целый кадр то есть плоскость, возможно, при хорошей оптике и проекторе - миллионы пикселей. Соответственно то что печаталось раньше сутками сможет печататься ну если не за доли секунды, то хотя бы за минуту, и точность трехмерной печати перестанет противоречить ее скорости.  

Если уж совсем размечтаться то можно представить себе раствор из нескольких типов мономеров, компонентов, активируемых каждый своим цветом (RGB) и тогда цветной проектор позволит печатать многокомпонентные объекты, например сочетающие в себе диэлектрические, проводящие и полупроводящие полимеры , причем с возможностью указания пропорции присутствия всех трех форм в каждом пикселе. 

 

Comments

( 9 комментариев — Оставить комментарий )
prikluchenets
23 апр, 2011 12:32 (UTC)
К вопросу о скорости подобной печати... Как я понял, объект образуется на пересечении двух лучей. Но ведь сама полимеризация происходит не мгновенно, и требует какого-то времени воздействия луча на неё, иначе цельный объект не получится... Не говоря уже о том, что даже изделия из лучших 3D-принтеров очень непрочные по сравнению с промышленно изготовленными.
emilgazizoff
23 апр, 2011 15:30 (UTC)
Re
И на сколько высока точность данного аппарата?
mntc
25 апр, 2011 04:15 (UTC)
Это зависит уже от химиков и оптиков. Вообще, даже на том весьма презренном трехмерном принтере что делали мы, получались очень прочные фигурки из АБС-пластика.

mamorgant
4 апр, 2012 16:42 (UTC)
Проблема скорости печати на фоточувствительных растворах упирается в скорость отверждения материала.
Поэтому проще поставить проектор под аквариум, а ось Z сделать механическую. По мере вытаскивания объекта из раствора, его нижний слой будет отверждаться светом.

Это позволяет:
- избежать использования большого аквариума
- использовать 99% фоточувствительного раствора
- не залезать в раствор посторонними объектами для изымания детали

Недостатки по геометрии деталей и обоих способов одни и те же.
icemirror
11 июн, 2012 21:35 (UTC)
Ультразвук
Нечто подобное по принципу приходило мне в голову...
Использовать ультразвук, и интерференцию звуковых колебаний.
Или же, с помощью компьютера рассчитывать резонансы и проектировать картину стоячих волн в аквариуме.

Только целью у меня была не 3D печать, а образование доменов из разных материалов в растворе, и управление этими доменами.
mntc
13 июн, 2012 02:13 (UTC)
Re: Ультразвук
Интерференция штука интересная. Стоячая волна видимая невооруженным глазом легко получается в воде при погружении туда УЗ увлажнителя воздуха напротив гладкой поверхности.

В принципе, ряд Фурье наводит на мысль что любую пространственную фигуру можно получить интерференцией синусоид, как минимум, одномерную. Не знаю, есть ли двумерный или трехмерный аналог этой математической уловки.
Nikolya Romanov
5 апр, 2013 00:36 (UTC)
Экспорт идеи
Попробуйте адаптировать эту концепцию на фотохимическую обработку металлов, вместо электрохимической.
Существуют травящие металл и не только реагенты, активизирующиеся под воздействием света, например лазера. В данной технологии была бы полностью решена проблема локализации зоны обработки, нет необходимости контроля тока и износа инструмента, а в отличие от электрохимической - имеется возможность построения систем с ЧПУ.
Что касается электрохимической технологии, то проблемы с локализацией зоны обработки в вашей самоделке связаны с использованием постоянного тока, в то время, когда целесообразно применение импульсов продолжительностью около 2мс.
Вообще, у меня использование электрохимической обработки металлов ограничилось лишь в однокоординатном исполнении + контурный инструмент, наподобие прокатного стана...
mntc
5 апр, 2013 08:31 (UTC)
Re: Экспорт идеи
Фото или Фото+электро активируемые реагенты это очень перспективно, но я таких не нашел.

А почему 2 мс? Я слышал об этом, но почему?
Nikolya Romanov
5 апр, 2013 17:57 (UTC)
Re: Экспорт идеи
Поищите по ключевым словам "сенсибилизаторы", "сенсибилизация", так как в лоб активируются светом, в основном, галогено-серебряные элементы и им подобные. Заодно посмотрите справочники химических реакций, по типу Лидина, Молочко "Химические свойства неорганических веществ". Только реагенты с локальной внешней стимуляцией позволят реализовать прецизионную координатную обработку материалов.

Я не зря использую профильный электрод в однокоординатной электрохимической машинке - даже в заводских условиях форму электрода задают не зеркально к получаемому изделию, а с некоторой корректировкой (с целью компенсации погрешности локализации и побочного травления), раньше определяемой опытным путем, сейчас - просчитываемой на ЭВМ. Реализовать же по электрохимической технологии произвольную обработку металла игольчатым электродом с вашим потенциалом будет ооочень сложно, если это вообще осуществимо (поинтересуйтесь у уфимцев), да и не стоит оно того, поберегите силы для электронно-лучевой технологии - у вас же в МНТЦ есть соответствующее "вакуумное" подразделение:-)

Повысить степень локализации можно используя, например, инертность ионов в электролите. Дело в том, что при прохождении тока эти ионы образуют определенную конфигурацию, занимающую объём прямо пропорциональный времени импульса. От этого объёма и зависит площадь травящейся поверхности. Параметр 2 мс удовлетворительно согласуется с моей практикой, его я позаимствовал из литературы, если необходимо, могу покопаться в архивах и сбросить вам на мыло.
( 9 комментариев — Оставить комментарий )

Profile

mntc
Молодежный научно-технический центр
Сайт МНТЦ
Разработано LiveJournal.com
Designed by phuck