Исследователи из Университета Юты представили инновационный метод 3D-печати, позволяющий создавать сложные микроструктуры за один лазерный импульс. В отличие от классических аддитивных технологий, где изделие формируется последовательно послойно, данная система синтезирует всю конструкцию целиком. Такой подход обеспечивает деталям повышенную прочность и кратно сокращает время производственного цикла.
Принцип работы технологии базируется на использовании специальной наноструктурированной маски. Она преобразует лазерное излучение в объемную голографическую проекцию объекта. Проходя через маску, свет одновременно воздействует на строго определенные участки фоточувствительного материала SU-8, мгновенно полимеризуя его в нужной трехмерной форме.
Основным преимуществом метода является монолитность изделий: в них отсутствуют границы между слоями, которые в обычной 3D-печати выступают «слабым звеном» и снижают механическую стойкость готовых деталей. За счет этого новая технология позволяет получать более однородные и прочные структуры.
Технически разработка опирается на методы фотолитографии, привычные для индустрии полупроводников. Однако, в отличие от стандартного процесса создания плоских рисунков на поверхности пластин, ученым удалось адаптировать технологию для формирования полноценных объемных объектов. Ключевым компонентом стала нанолинза-маска, которая компенсирует светорассеяние внутри полимера и концентрирует лазерную энергию точно в целевых зонах.
В ходе испытаний исследователи успешно напечатали массивы микротрубок с диаметром порядка 6 микрометров. При этом длина элементов в 120 раз превышала их диаметр, а сами структуры продемонстрировали высокую механическую целостность. Тесты подтвердили, что напечатанные микроканалы эффективно транспортируют жидкости за счет капиллярного эффекта. Это открывает перспективы применения технологии в создании микрофлюидных устройств, компонентов для микроэлектроники и систем «лаборатория на чипе».
Кроме того, система поддерживает возможность непрерывного цикла печати. Ученые уже продемонстрировали последовательное изготовление нескольких деталей подряд, что закладывает фундамент для создания автоматизированных линий массового производства микрокомпонентов. На текущем этапе технология позволяет полностью контролировать два пространственных измерения, формируя при этом полноценный объем. Сейчас команда сосредоточена на совершенствовании метода для достижения абсолютной точности печати в трех плоскостях.
