Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μετατρέπει την αδιαφανή ρητίνη σε αντικείμενα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία τεχνητών αρτηριών

Μια ομάδα μηχανικών στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Λωζάνη (EPFL) ανέπτυξε μια μέθοδο τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιεί το φως για να φτιάξει αντικείμενα από αδιαφανή ρητίνη σε δευτερόλεπτα. Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να έχει πολλά υποσχόμενες εφαρμογές στη βιοϊατρική βιομηχανία, όπως η κατασκευή τεχνητών αρτηριών. Η έρευνα δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Advanced Science.

Το 2017, μηχανικοί στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένων Φωτονικών Συσκευών (LAPD) της EPFL σχεδίασαν έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή ικανό να κατασκευάζει αντικείμενα σχεδόν ακαριαία. Πέντε χρόνια αργότερα, η ομάδα βελτίωσε τον εξοπλισμό εκτύπωσης και τις μεθόδους της για την παραγωγή αντικειμένων από αδιαφανείς ρητίνες που προηγουμένως ήταν αδύνατες.

Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής της EPFL είναι ένας από τους ταχύτερους στον κόσμο. Οι περισσότεροι τρισδιάστατοι εκτυπωτές λειτουργούν με την εναπόθεση υλικού στρώμα προς στρώμα, μια διαδικασία γνωστή ως κατασκευή πρόσθετων. Το EPFL, από την άλλη, χρησιμοποιεί την ογκομετρική μέθοδο, όπου η ρητίνη χύνεται σε ένα δοχείο και περιστρέφεται. Οι μηχανικοί φωτίζουν το δοχείο με φως από διαφορετικές γωνίες, προκαλώντας τη σκλήρυνση της ρητίνης όταν η ενέργεια που συσσωρεύεται σε αυτό υπερβαίνει ένα δεδομένο επίπεδο. Αυτή είναι μια πολύ ακριβής μέθοδος που μπορεί να κατασκευάσει αντικείμενα στην ίδια ανάλυση με τις υπάρχουσες τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Αυτή η ογκομετρική μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αντικείμενα σχεδόν οποιουδήποτε σχήματος. Οι μηχανικοί χρειάστηκαν μόλις 20 δευτερόλεπτα για να δημιουργήσουν ένα μικροσκοπικό ειδώλιο του Yoda από το Star Wars, σε σύγκριση με περίπου 10 λεπτά από μια παραδοσιακή διαδικασία κατασκευής.

Το φως μπορεί να σκληρύνει τη ρητίνη αλληλεπιδρώντας με τις φωτοευαίσθητες ενώσεις που περιέχονται στο πλαστικό. Οι μηχανικοί λένε ότι η νέα μέθοδος λειτουργεί μόνο εάν το φως περάσει μέσα από τη ρητίνη σε ευθεία γραμμή χωρίς να παρεκκλίνει, κάτι που δεν συμβαίνει στις αδιαφανείς ρητίνες. Για το σκοπό αυτό, επινόησαν μια λύση.

Πρώτα, χρησιμοποίησαν μια κάμερα για να παρατηρήσουν την τροχιά του φωτός μέσα από τη ρητίνη και στη συνέχεια προσάρμοσαν τους υπολογισμούς για να αντισταθμίσουν την παραμόρφωση του φωτός. Προγραμμάτισαν επίσης τον εκτυπωτή να εκτελεί υπολογισμούς και να διορθώνει το φως, γεγονός που εξασφάλιζε ότι το μηχάνημα είχε ακριβώς τη σωστή ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη σκλήρυνση της ρητίνης. Ως αποτέλεσμα, οι μηχανικοί μπόρεσαν να εκτυπώσουν αντικείμενα σε αδιαφανή ρητίνη με σχεδόν την ίδια ακρίβεια με τη διαφανή ρητίνη, μια σημαντική ανακάλυψη.

Ως επόμενο βήμα, οι μηχανικοί ελπίζουν να μπορέσουν να χρησιμοποιήσουν τη νέα μέθοδο για να εκτυπώσουν πολλά υλικά ταυτόχρονα και να αυξήσουν την ανάλυση του εκτυπωτή από το δέκατο του χιλιοστού σε ένα μικρόμετρο.