تحول فناوری در چاپ سه‌بعدی اشیای کوچک

پژوهشگران ممکن است به لطف یک تکنیک نوآورانه جدید در چاپ سه‌بعدی بتوانند محصولات مختلفی از بافت‌های متنوع گرفته تا اندام‌ها، محافظ‌های دهان و دندان و سمعک‌ها را تولید کنند. به این ترتیب در آینده‌ای نزدیک شاهد تحولی بزرگ در حوزه‌هایی چون پزشکی و زیست‌شناسی خواهیم بود.این نوآوری نتیجه یک تکنیک جدید است که توسط پژوهشگران آزمایشگاه ابزارهای کاربردی فوتونیک(Laboratory of Applied Photonics Devices) در مؤسسه Ecole polytechnique fédérale de Lausanne سوئیس(یکی از معروف‌ترین مؤسسات علمی و فناوری اروپا) توسعه یافته است. وب‌سایت BGR در گزارش خود نوشته است: فرایند این روش با یک مایع نیمه‌شفاف آغاز می‌شود و شیء مورد نظر به‌تدریج در یک ظرف کوچک(شبیه گلدان) در حال چرخش شکل می‌گیرد. این گروه پژوهشی می‌گوید از این روش می‌توان برای تولید اشیای کوچک با دقت و وضوح بی‌سابقه‌ای در مدت زمان بسیار کمی که از شروع تا پایان آن کمتر از 30ثانیه طول می‌کشد، استفاده کرد. جزئیات این تکنیک در مجله Nature Communications منتشر شده است. همچنین یک محصول جانبی آزمایشگاهی به نام Readily3D برای تجاری‌سازی‌ این تکنیک تولید شده است.
دامین لوتری مدیر اجرایی تولید Readily3D می گوید: تکنیک‌های مرسوم چاپ سه‌بعدی که با عنوان تولید افزودنی شناخته می‌شود، بخش‌های مختلف را به‌صورت لایه به لایه تولید می‌کند. اما مشکل این است که اشیای نرم ساخته‌شده با روش‌های مرسوم به سرعت از هم می‌پاشند.
موضوع مهم درباره روش جدید این است که این فرایند می‌تواند سلول‌هایی برای اشیا تولید کند که می‌توانند یک محیط سه‌بعدی بدون فشار را توسعه دهند. لوتری می‌گوید که پژوهشگران پیش از این با یک جراح به‌منظور آزمایش این روش برای چاپ سه‌بعدی مجموعه‌ای از شریان‌ها همکاری کرده‌اند که بسیار دلگرم‌کننده بوده است. برای تولید این اشیا، پرینتر سه‌بعدی، لیزر را از میان ژل شفاف یا ژل بیولوژیک یا پلاستیک مایع شلیک می‌کند. این روند شبیه به روش تصویربرداری پزشکی است که به موجب آن مدل‌های اشیا از اسکن‌های سطحی ساخته می‌شوند. اکنون می‌توان از این تکنیک برای ساختن یک ساختار 2سانتی‌متری به قطر یک رشته مو استفاده کرد، اما پژوهشگران امیدوارند که با گذشت زمان بتوانند از این روش برای ساخت سریع اشیای بزرگ‌تر تا 15سانتی‌متر استفاده کنند. پل دلرو، یکی از مسئولان eadily3D می‌گوید: اشعه لیزر این مایع را از طریق فرایند پلیمریزاسیون سخت می‌کند. بسته به آنچه در حال ساخت هستیم، ما از الگوریتم‌هایی برای محاسبه دقیق محلی که نیاز به هدف‌گیری پرتوها دارد استفاده می‌کنیم. همچنین زاویه این هدف‌گیری و میزان تابش لیزر در هدف‌گیری با دقت محاسبه می‌شود. در این روش از فرایند نوردهی دیجیتال(DLP) استفاده می‌شود و نور بر ظرف کوچک دوار ساخته شده از رزین فتوپلیمر تابیده می‌شود. نور تابیده‌شده در الگوهای دوبعدی استاندارد، از یک زاویه واحد(در بالا یا زیر جسم) مشاهده می‌شود، درحالی‌که در این تکنیک از الگوهای مبتنی بر برش‌های مقطعی جسم از زوایای مختلف(شبیه به سی تی اسکن) استفاده می‌شود. شدت نور برای استحکام رزین در یک لحظه کافی نیست، اما به محض اینکه کل این ظرف کوچک از تمام زوایا در معرض نور قرار می‌گیرد، یک توزیع سه‌بعدی از میزان نور انباشته شده ایجاد می‌شود که در نتیجه کل رزین یکباره جامد می‌شود. کریستوف موزر، رئیس Laboratory of Applied Photonics Devices می‌گوید: این فرایند همچنین می‌تواند برای ساخت سریع قطعات کوچک سیلیکون یا اکریلیک استفاده شود. طراحی داخلی می‌تواند یک بازار بالقوه پرسود برای این روش جدید چاپ سه‌بعدی باشد.

مشکل نرم
تکنیک‌های مرسوم چاپ سه‌بعدی که با عنوان تولید افزودنی شناخته می‌شود، بخش‌های مختلف را به‌صورت لایه به لایه تولید می‌کند اما مشکل این است که اشیای نرم ساخته شده با روش‌های مرسوم به سرعت از هم می‌پاشند