Phát triển kỹ thuật in 3D dựa trên ánh sáng

Theo một nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Advanced Science hôm 18/5, cho biết nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Liên bang Lausanne (EPFL) phát triển một kỹ thuật in 3D dựa trên ánh sáng nhanh hơn khoảng 30 lần so với cách in 3D truyền thống, có khả năng tạo ra vật thể nhỏ trong vài chục giây với độ phân giải cao. 

Trước đó, vấn đề với phương pháp in 3D dựa trên ánh sáng là chỉ có thể sử dụng nhựa trong suốt vì bất cứ thứ gì chứa một chút màu, ví dụ loại nhựa đục dùng làm động mạch nhân tạo trong ngành y sinh, sẽ bẻ cong và làm biến dạng ánh sáng khi đi qua, khiến độ phân giải giảm mạnh và vật thể in trông không đẹp.

Trong khi đó, 3D thông thường là xếp các lớp vật liệu lên một mặt nền và để nó cứng lại. Tuy nhiên, phương pháp của EPFL có một cách tiếp cận hoàn toàn khác, nhanh hơn rất nhiều.

Christophe Moser, giáo sư tại Phòng thí nghiệm Thiết bị Quang tử Ứng dụng thuộc EPFL, cho biết: "Chúng tôi đổ nhựa resin vào một thùng chứa rồi quay. Sau đó, chúng tôi chiếu ánh sáng vào thùng ở các góc khác nhau, khiến nhựa cứng lại ở những chỗ mà năng lượng tích tụ trong nhựa vượt quá một mức nhất định. Phương pháp này cho độ chính xác cao và có thể tạo ra vật thể với độ phân giải tương tự các kỹ thuật in 3D hiện nay".

Nhóm phân tích cách ánh sáng truyền qua nhựa đục và sử dụng kết quả để tạo ra các thuật toán hiệu chỉnh. Ảnh: EPFL.

Chế tạo vật thể theo cách này cực kỳ nhanh, nhóm nghiên cứu cho biết, chỉ mất vài chục giây thay vì vài phút. Một ưu điểm khác là có thể in các hình dạng với những phần rỗng phức tạp mà không cần thêm cấu trúc hỗ trợ như với máy in phẳng.

Trong nghiên cứu mới, GS. Moser cùng đồng nghiệp phát triển kỹ thuật cho phép sử dụng nhựa đục. Nhóm chuyên gia trang bị một camera video phía sau để tính toán đường đi của ánh sáng qua nhựa. Sau khi phân tích ánh sáng xuyên qua, họ tạo ra một thuật toán điều chỉnh độ méo và đưa vào chỉ dẫn in khi cỗ máy hoạt động, giúp phân bổ mức năng lượng chuẩn xác đến từng điểm.

Mô hình nhỏ Yoda in 3D bằng nhựa đục chỉ trong 20 giây. Ảnh: EPFL.

Nhóm nghiên cứu in một mô hình nhỏ của Yoda (nhân vật trong loạt phim "Star Wars") bằng nhựa đục chỉ trong khoảng 20 giây. Sản phẩm cũng có độ phân giải gần giống nhựa trong suốt, khoảng 1/10 mm.

Để hoàn thiện hơn nữa kỹ thuật này, nhóm nghiên cứu đang nỗ lực tăng độ phân giải lên thêm 100 lần, hướng đến mục tiêu đạt độ chính xác ở mức micromet.

Theo Tạp chí Điện tử / New Atlas