Január utolsó napján publikálták a Science-ben azt a tanulmányt, amely egy fotopolimerizációs eljárással minden eddiginél olcsóbbá és gyorsabbá teheti a 3D-s tárgyak előállítását, például az ún. additív gyártási technológiákat. Ez utóbbi, amit jelenleg jobbára a különféle 3D-s nyomtatási technológiákkal azonosítanak, egyre fontosabb szerepet kap a termelésben (a Knorr-Bremse magyarországi üzemében folyó kísérleti gyártásról a Bitport is beszámolt.)

A 3D nyomtatás azonban mindez idáig azt jelentette, hogy egy speciális nyomtató valamilyen módszerrel valamilyen anyagot rétegezett egymásra egy 3D-s modell alapján. Ez még a lézeralapú sztereolitográfiára is igaz (ennél a módszernél lézersugárral a megvilágítás hatására megszilárduló anyagból hoznak létre térbeli alakzatot, de a 3D-s nyomtatáshoz hasonlóan rétegenként).

Egy egyszerű projektort használtak

A rétegekből összeálló nyomatnál több probléma is lehet: egyrészt sokkal nehezebb bonyolult formát összeállítani (bár például Hollandiában egészen bonyolult és nagy konstrukciókat, például hidat is készítettek a módszerrel). Másrészt a felület, például a rétegek illeszkedésénél sokszor utókezelést igényel.

A Kaliforniai Egyetem (Berkeley) kutatócsapata most olyan módszert dolgozott ki, ami az additív folyamatokat gyorsítja, rendkívül jó minőségű felületet biztosít, és az előállítható formák geometriájában is nagy szabadságot ad. A kutatók sok inspirációt kaptak az orvosi radiológiából. Egyrészt a 3D-s CT-k (komputertomográfia) működéséből, másrészt a rákbetegek gyógyításánál alkalmazott ún. intenzitás-modulált sugárkezelésekből, amely a tumor alakjához igazítja a sugárzás dózisát.

A CAL rendszer működési váza

Az eljárás látszólag nagyon egyszerű. Egy tartályba töltenek egy speciális, gyantaszerű, viszkózus anyagot, amely fényérzékeny molekulákból és oldott oxigénből áll. Az anyagot körbevetítik egy bármilyen térbeli tárgyról készült számított képsorozattal (lásd a lenti videót). A fény hatására a fényérzékeny anyagból a megvilágítás helyén távozik az oxigén, és a molekulák között keresztkötések alakulnak ki, így ott az anyag megszilárdul.

Gyorsabb és olcsóbb lehet, mint a hagyományos módszerek

Bár a sztereolitográfiárai eljárás során is valami hasonló történik (az új módszer elnevezése – Computed Axial Lithography – is utal a rokonságra), a kutatócsapat által kidolgozott módszernek több előnye van. Mivel a tárgy nem rétegenként jön létre, hanem egy tömbben kiválik a viszkózus anyagból, felületei teljesen simák lesznek. Másrészt a megvilágításhoz nem kell semmiféle speciális fényforrás. A kutatók például az egyik munkatárs otthonról behozott videoprojektorát használták kis átalakítással.

A harmadik – és talán legfontosabb előny –, hogy a módszerrel akár meglévő térbeli struktúrákat nagy szabadsággal lehet kombinálni újonnan létrehozott 3D-s objektumokkal. Ez utóbbit a csapat azzal demonstrálta, hogy egy csavarhúzó-szárat beleállítottak a folyadékba, és köréje építették a nyelét. Ilyen módon sokkal pontosabban testre szabható tárgyakat, például protéziseket lehet készíteni – magyarázta a kutatócsapat egyik tagja a CNet-nek.
 

Végül, de nem utolsósorban nagyon gyors az eljárás. Egy nagyjából 1 cm-es tárgya előállításához kevesebb mint egy perc is elegendő, de bonyolultabb formák esetében sem kell hozzá pár percnél több idő. Egyelőre maximum 10 centiméter átmérőjű tárgyakat tudnak létrehozni, de itt nincs hulladék, a maradék speciális anyag újra felhasználható.

A Science-ben megjelent tanulmány egy kattintásnyira található.