Создан 3D-принтер, который печатает микродетали за 20 секунд одним лазерным импульсом

Разработка основана на принципах фотолитографии

Исследователи из Университета Юты разработали новый метод 3D-печати, который позволяет создавать сложные микроскопические структуры всего за один лазерный импульс. В отличие от традиционных технологий, где объект формируется постепенно — слой за слоем, — новая система создает всю конструкцию сразу, что повышает прочность деталей и значительно ускоряет производство.

Изображение сгенерировано GeminiВ основе разработки лежит специальная наноструктурированная маска, которая преобразует лазерный луч в объемную голографическую проекцию будущего изделия. Когда свет проходит через такую маску, он одновременно воздействует на нужные участки фоточувствительного материала SU-8, мгновенно формируя трехмерную структуру внутри полимера.

Главное преимущество такого подхода — отсутствие границ между отдельными слоями. Именно эти соединения часто становятся слабым местом обычных 3D-печатных деталей, за счет чего снижается прочность. Новая технология позволяет создавать цельные конструкции с более однородными свойствами.

Разработка основана на принципах фотолитографии — технологии, которая широко используется при производстве микрочипов. Однако если в полупроводниковой промышленности этот метод обычно применяется для создания плоских изображений на поверхности материала, ученые научились использовать его для формирования объемных объектов.

Ключевым элементом системы стала специальная нанолинза, работающая как голографическая маска. Она компенсирует рассеивание света внутри полимера и направляет лазерную энергию только в те области, где должна появиться будущая деталь.

Во время экспериментов исследователи смогли изготовить массивы микротрубок диаметром всего около 6 микрометров. При этом длина таких структур в 120 раз превышала их диаметр, а сами элементы сохраняли высокую механическую прочность.

Испытания показали, что напечатанные микроканалы способны перемещать жидкости за счет капиллярного эффекта. Благодаря этому технология может найти применение при создании микрофлюидных устройств, компонентов для микроэлектроники, лабораторий на чипе и других высокоточных систем.

Еще одной особенностью разработки стала возможность непрерывного производства. Ученые продемонстрировали последовательную печать нескольких деталей подряд, что в будущем может превратить технологию в основу более производственных систем массового изготовления микрокомпонентов.

Пока метод имеет ограничения: исследователи отмечают, что текущая версия позволяет точно контролировать только два пространственных измерения, хотя итоговые изделия уже имеют полноценную объемную форму. Сейчас команда работает над развитием технологии до полноценной трехмерной печати без потери скорости и точности.