Команда EPFL из Швейцарии реализовала голографическую объемную 3D-печать с повышением энергоэффективности в 70 раз

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL) представила платформу объемной 3D-печати, которая, как утверждается, в 70 раз энергоэффективнее предыдущих технологий. Система использует голографически сформированный лазер для создания тканеподобных структур в масштабе, близком к клиническому. Этот результат основан на процессе томографической объемной аддитивной технологии, при котором лазер отверждает светочувствительную смолу во вращающейся пробирке, формируя целевую геометрию. Ранние голографические методы оптимизировали традиционную технологию, кодируя 3D-форму путем модуляции фазы световой волны, а не амплитуды или яркости, что позволяло сохранять больше доступной мощности лазера.

Лаборатория прикладных фотонных устройств исследовательской группы дополнительно внедрила оборудование, позволяющее напрямую контролировать фазу световых лучей в системе объемной печати. Исследователи отметили, что ранее подобные возможности в данном контексте не демонстрировались. Используя лазерный диод мощностью 150 милливатт, платформа отверждает объекты миллиметрового масштаба за секунды и сантиметрового масштаба за минуты.

Рассеяние света биологическими средами обычно создает проблемы для биопечати, приводя к снижению качества. Платформа решает эту проблему с помощью самовосстанавливающихся лучей — свойства голографической проекции с фазовым контролем, которое сохраняет разрешение даже в светорассеивающих средах, таких как смолы с клетками. Директор Лаборатории прикладных фотонных устройств Кристоф Мозер (Christophe Moser) отметил: «Эффективность и точность, продемонстрированные нашим методом, наконец, делают возможной биопечать тканеподобных структур в масштабе, близком к клиническому». Он добавил: «Мы печатаем структуры, которые значительно крупнее тех, что были достижимы предыдущими голографическими методами, несмотря на усиление рассеяния света из-за внедренных клеток».

В ходе экспериментальных испытаний команда напечатала человеческое ухо в натуральную величину из смолы на основе желатина. В другой конструкции объемом 64 кубических миллиметра внедренные живые клетки оставались жизнеспособными через шесть дней и формировали организованные сети. Исследователи также объединили оптический двигатель со стратегией подавления спеклов для борьбы со случайными световыми помехами, которые могут создавать зернистую поверхность. Первый автор исследования, докторант Мария Альварес-Кастаньо (Maria Alvarez-Castaño), заявила: «Наш метод приближает объемную печать к созданию имплантатов реального размера и биосовместимому производству с использованием маломощных лазерных источников». Исследование опубликовано в журнале «Light: Science & Applications».

По словам исследовательской группы, будущая работа будет сосредоточена на повышении точности проецирования и изучении пределов формирования световых пучков в биосмолах с высокой плотностью клеток. Последующие работы могут также включать печать непосредственно на существующих объектах или вокруг них, а также более точное формирование микромасштабной геометрии с помощью прогностического моделирования химии смол. Исследователи также сообщили о прогрессе в методе статической голографической печати, при котором изображение проецируется на неподвижную пробирку без вращения, что потенциально может еще больше упростить процесс томографической объемной аддитивной технологии.

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com