Bilim insanları, holografik projeksiyonları kullanarak ışık temelli bir 3D baskı tekniğine eşi görülmemiş bir çözünürlük kazandırdı. Bu yöntem, önceki yaklaşımlara göre çok daha az enerji kullanarak milimetre ölçeğinde nesnelerin saniyeler içinde üretilmesini sağlıyor.
Yazan: Celia Luterbacher
Geleneksel 3D yazıcılar malzeme katmanlarını biriktirerek çalışırken, tomografik hacimsel eklemeli üretim (TVAM) yöntemi, bir reçine dolu dönen şişeye lazer ışığı tutarak bu ışığın biriktiği yerde sertleşmesini sağlıyor. TVAM’nin bir avantajı, katman bazlı 3D baskının yaklaşık 10 dakikada yapabildiği nesneleri birkaç saniyede üretebilmesi. Ancak bir dezavantajı, kodlanan ışığın sadece yaklaşık %1’inin reçineye ulaşması nedeniyle çok verimsiz olması.
EPFL Uygulamalı Fotonik Cihazlar Laboratuvarı’ndan Christophe Moser ve Güney Danimarka Üniversitesi Fotonik Mühendisliği Merkezi’nden Jesper Glüskstad liderliğindeki araştırmacılar, Nature Communications’da yayımlanan TVAM yöntemini, nesnelerin üretimi için gereken enerji miktarını önemli ölçüde azaltırken aynı zamanda çözünürlüğü artıran bir yöntem olarak tanımlıyorlar. Bu teknik, bir şeklin üç boyutlu hologramını dönen reçine şişesine yansıtmayı içeriyor. Geleneksel TVAM, bilgiyi projeksiyon ışık dalgalarının yüksekliğinde (genlik) kodlarken, holografik yöntem bunların konumunda (faz) kodluyor.
Bu küçük değişiklik büyük bir etki yaratıyor. Moser, sonucu “Tüm piksel girdileri, nihai 3D nesnede daha iyi uzaysal çözünürlük ve ışık verimliliği sağlamak için tüm düzlemler boyunca holografik görüntüye katkıda bulunuyor, çünkü projeksiyon derinliğinde projeksiyon desenleri kontrol edilebiliyor” diye özetliyor.
Yakın zamanda yayımlanan çalışmada, ekip, karmaşık 3D nesneler olan küçük tekneler, küreler, silindirler ve sanat eserlerini 60 saniyeden daha kısa sürede ve önceki çalışmalara göre 25 kat daha az optik güç kullanarak, olağanüstü doğrulukla basmış.
Holografik eklemeli üretim teknolojisi, verimli, hassas ve hızlı hacimsel eklemeli üretim sistemlerinin bir sonraki neslini oluşturmak için zemin hazırlıyor.
EPFL öğrencisi ve baş yazar Maria Isabel Alvarez-Castaño, holografik yaklaşımın diğer benzersiz bir yönünün, hologram ışınlarının reçine boyunca yayılmasını sağlayan ve küçük parçacıklar tarafından yollarından sapmadan ‘kendini iyileştiren’ hale getirilebileceğini açıklıyor. Bu kendini iyileştirme özelliği, bio-reçineler ve hücrelerle yüklü hidrojel ile 3D baskı için esas olup, yöntemin biyomedikal uygulamaları için ideal.
Alvarez-Castaño, “Yaklaşımımızı kullanarak biyolojik yapıların 3D karmaşık şekillerini inşa etmeyi, örneğin doku veya organların yaşam ölçekli modellerini biyolojik basmayı hedefliyoruz” diyor.
Gelecekte, ekip yöntemlerinin verimliliğini iki kat daha artırmayı hedefliyor. Moser, bazı hesaplama geliştirmeleriyle nihai hedefin, reçineye bir hologram yansıtarak nesneleri üretmek olduğunu söylüyor, böylece döndürme gereksinimi ortadan kalkıyor. Bu, hacimsel eklemeli üretimi daha da basitleştirip yüksek hacimli, enerji verimli üretim süreçlerinin potansiyelini artırabilir. Ayrıca, hologramların standart ticari ekipman kullanılarak kodlanabilmesi, yaklaşımın uygulanabilirliğine katkıda bulunuyor.
