3D tištěná verze Myslitele od francouzského sochaře Augusta Rodina. Kredit: University of California, Berkeley.

Dnešní doba žije 3D tiskem. Každou chvíli se vynořují novinky a zajímavé nápady, které dále rozšiřují možnosti této pozoruhodné technologie. Nedávno se objevila převratná 3D tiskárna, která netiskne požadované trojrozměrné objekty po vrstvách, ale vykreslí je světlem do pryskyřice, která následně ztvrdne.

Hayden Taylor. Kredit: University of California, Berkeley.

Inženýr Hayden Taylor z Kalifornské univerzity v Berkeley a jeho spolupracovníci svému výtvoru přezdívají Replikátor. Je to samozřejmě pocta Star Treku a jeho populárním zařízením, které dovedou vyrobit téměř cokoliv, od potravin, až po součástky. 3D replikátor naše světa přivádí rekvizity science-fiction zas o něco blíže realitě. Výsledky práce Taylorova týmu uveřejnil prestižní časopis Science.

Podle Taylora jejich 3D tiskárna funguje jako počítačová tomografie (CT) naruby. V CT skenerech rotuje kolem pacienta trubice vydávající rentgenové záření a pořizuje spoustu snímků útrob pacienta. Pak počítač zpracuje syrová data a ze snímků vytvoří výsledný 3D snímek.

Spustit  animaci

Replikátor v akci. Kredit: University of California, Berkeley.

3D Replikátor tenhle proces obrací a pracuje takzvanou tomografickou rekonstrukcí. Nové metodě v Berkeley říkají CAL, podle anglického Computed Axial Lithography. Počítač nejprve tisknutý 3D objekt rozloží na 2D snímky z mnoha různých úhlů. Tyto 2D snímky pak běžný diaprojektor promítá do válcovité nádoby, která obsahuje kapalný akrylát. Projektor postupně promítá snímky tisknutého objektu pořízené ze všech stran a nádoba s pryskyřicí podle toho rotuje.

3D tisk metodou CAL. Kredit: Kelly et al. (2019), Science.

Když množství záření dopadajícího na objekt z projektoru přesáhne určitou mez, tak obsah nádoby začíná tvrdnout. Dochází k tomu, protože akrylát v nádobě absorbuje fotony. Když jejich množství přesáhne limit, tak se v akrylátu rozběhne polymerizace. Molekuly pryskyřice se propojí do řetězců a vytvoří plastový materiál. Pro objekt velikosti pár centimetrů trvá takový 3D tisk asi dvě minuty. Zbývající akrylát zůstane kapalný a prostě odteče.

3D tisk Replikátorem je podle Taylora flexibilnější, než dnešní standardní 3D tisk. Vytištěné objekty jsou podobnější originálu. Mají také v porovnání s tiskem soudobých 3D tiskáren hladší povrch, což by mělo být užitečné v mnoha aplikacích, například při zpracování optických součástek. Stejně tak by tato technologie podle svých autorů měla být užitečná při tisku součástek pro medicínu.

Video: 3D printing with light


Literatura
Nature News 31. 1. 2019, Science online 31. 1. 2019.