当光遇到液体时3D打印机复制艺术品施教日

当光遇到液体时：3D打印机复制艺术品

美国的研究人员使用视频图像和光敏聚合物创建详细的物体

对复制者来说，按照USS Enterprise的要求提供膳食并不是竞争对手，但它可以将人们变成有用的物品，甚至是艺术品，例如罗丹的思想家的微型版本。

真实世界版本的复制器，昵称为便利的24世纪设备，通过将它们的图像发射到旋转容器上来制作详细的3D形状和组件，该容器充满了对光反应的粘性液体。

研究人员使用新的3D打印工艺制作模型钳口，小平面和桥梁，以及更复杂的结构，例如笼子内的球在来自科学家实验室的镜头中，物体从两分钟内完全形成的光敏流体中出现。

美国政府劳伦斯利弗莫尔国家实验室的克里斯托弗·斯帕达奇尼说，他对第一件物品的表现感到惊讶。“我们马上就知道我们有一些非常令人兴奋的东西。”

传统的3D打印机逐层构建结构，但这会在打印对象的两侧留下微小的步骤。另一个缺点是某些形状，例如拱形，在建造结构时需要支撑来填充间隙。这种称为计算轴向光刻的新工艺可生成表面光滑的物体，无需支撑。

为了打印物体，科学家们从扫描或计算机上的绘图开始进行3D表示。将其转换为一系列视频图像，从不同角度显示对象的外观。然后，投影仪将图像一个接一个地照射到装有厚的光敏聚合物的旋转容器上。在一次革命中，图像会发生数千次变化。

“当容器旋转时，投射的图案会发生变化，因此随着时间的推移，每个点所接收的光量都可以得到控制，”加州大学伯克利分校的海登泰勒说。接收大量光线的斑点固化，而那些不保持液体的斑点。

“关键是投影的视频与容器的旋转完全同步，”同样在伯克利的Indrasen Bhattacharya说。“在每个特定角度，您都可以选择要投影的特定图像。”

在实验室中，打印机花了不到一分钟的时间来创建一个2厘米高的罗丹雕塑“思想家”。他们制作的最大项目大约10厘米，功能小至0.3毫米。该研究的共同作者Hossein Heidari在“科学”杂志上发表说，从每次印刷运行中遗留下来的这个阴影被排出并重新使用。

研究人员正在探索他们可以制造什么产品以及产品有多大。除了用于设计师的比例模型，牙科植入物和医疗假肢也在使用。但是这个过程也可以在现有物体上打印，因此可以为工具和运动设备添加定制的人体工程学手柄，并且在未来，甚至可以在微小的电子电路周围打印清晰，柔软的水凝胶来制造智能隐形眼镜。

在拉夫堡大学增材制造研究小组从事计算机辅助产品设计工作的Ian Campbell 表示，“体积3D打印”的概念已经存在了一段时间，但这是他见过的第一个使用多个系统的系统。角度投影，以制作复杂的物体。

“关键优势是缩短了时间，无需支持。然而，这些优点中的第二个取决于所用树脂材料的高粘度，“他说。如果光敏液体不够厚，首先固化的物体部分可能会简单地沉到容器的底部。

该方法的主要限制是光反应性聚合物可能是昂贵的并且通常不用于制造实际产品。“尽管如此，这些材料已被证明对原型生产非常有效，而且这种新系统也适用于3D打印市场的这一部分，”他说。

坎贝尔补充说：“该系统需要扩大规模，以便为大多数公司带来商业利益，但可以立即用于需要小型模型的公司，例如牙科和珠宝行业。”

科学家习惯于为罗丹的思想家制作一些复制品，以展示他们最新的突破。十多年前，韩国研究人员比Willard Wigan的小副本更进了一步，这个副本可以放在针头上，其版本不高于人类头发宽度的一半。目前尚不清楚有多少人看到它。