Holografischer 3D-Druck – Die Zukunft der Branche

Additive Fertigungsverfahren profitieren weiterhin von Innovationen. Diese Woche stellte eine Gruppe von Forschern von Concordia eine Methode zur Verwendung von Hologrammen zum 3D-Druck komplizierter Designs und mehr vor.

3D-Druck profitiert weiterhin von Innovationen. Diese Woche stellten Forscher von Concordia eine Methode zur Verwendung von Hologrammen vor, um komplizierte Designs und mehr in 3D zu drucken. Ihre holografische 3D-Druckmethode wird von vielen als Lösung für viele Mängel der aktuellen Techniken angesehen. Hier finden Sie alles, was Sie über den holografischen 3D-Druck wissen müssen und warum er die Zukunft der Branche ist.

Der 3D-Drucksektor verzeichnete im letzten Jahrzehnt ein explosionsartiges Wachstum in allen Bereichen, einschließlich Benutzern, Technologie, Materialwissenschaft und Methoden. Die beliebtesten Formen des 3D-Drucks basieren immer noch auf Hitze und Lasern, um das Material in die gewünschte Form zu bringen. Obwohl sich diese Strategie als effektiv erwiesen hat, lässt sie bei den Benutzern noch viel zu wünschen übrig.

Direct Sound Printing (DSP)

Im Jahr 2022 wurde eine Methode des 3D-Drucks mithilfe von Schallwellen auf den Markt gebracht. Bei dieser Strategie werden Schallwellen genutzt, um das Druckmaterial in die gewünschte Form zu bringen. Schallwellen werden verwendet, um Kavitation zu erzeugen, die immer dann auftritt, wenn der statische Druck in einer Flüssigkeit unter den Dampfdruck fällt. Dieser Zustand erzeugt Millisekunden hohen Druck und Hitze. Diese Wärme wird genutzt, um 3D-gedruckte Materialien schnell auszuhärten.

Holographischer Direktschalldruck (HDSP)

Forscher schlugen in einem kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlichten Artikel mit dem Titel Holographic Direct Sound Printing (HDSP) ein Upgrade der aktuellen DSP-Methode vor. Dieser neue Ansatz nutzt akustische Hologramme, um den Prozess zu verbessern. Das Hologramm nutzt speziell strukturierte akustische Wellen, die an bestimmten Stellen Kavitationsblasen induzieren.

Die chemisch aktivierten akustischen Kavitationsblasen ermöglichen eine bedarfsgesteuerte regionale Polymerisation in Echtzeit und ermöglichen es Forschern, mithilfe von Schall effektiver und detaillierter zu drucken. Laut der Studie ermöglicht der Druckprozess Ingenieuren, Querschnittsbilder gewünschter Drucke zu untersuchen und zu speichern, was die Designmöglichkeiten verbessert und es Forschern ermöglicht, die interne Strukturierung zu verbessern.

HDSP-Drucker

Der HDSP-Drucker ist anders aufgebaut als viele seiner Vorgänger. Anstatt dass sich der Druckarm bewegt, bewegt eine motorisierte Plattform das Material innerhalb des stationären holografischen Bildes. Das System nutzt vorprogrammierte Muster, die auf fortschrittlichen Algorithmen basieren, um den Roboterarm um das holografische Bild zu navigieren, wodurch sonochemische Reaktionen stattfinden und der Abdruck gehärtet wird.

Holografischer 3D-Drucktest

Das Forschungspapier befasst sich mit einigen der Testmethoden, die zur Qualifizierung des neuen additiven Fertigungsverfahrens verwendet werden. Die Forscher führten eine Reihe von Sono-Chemilumineszenz- und Hochgeschwindigkeits-Bildgebungsexperimenten durch, um die Fähigkeiten und die Leistung des HDSP zu beurteilen. Insbesondere wurden wichtige Details verfolgt, darunter eine detaillierte Darstellung des Polymerisationsprozesses, Tuning-Effekte, Roboterbewegungen und Softwareberechnungen.

Ergebnisse des holografischen 3D-Drucks

Die Ergebnisse der Studie sind bahnbrechend. Zum einen stellten die Forscher fest, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Vorschubgeschwindigkeit und ihrer Fähigkeit besteht, Änderungen an komplexen Drucken vorzunehmen. Daher integrierte das Team fortschrittliche Softwarealgorithmen, um die Parameter basierend auf den Anforderungen jedes Drucks zu optimieren. Dieses Manöver führte zu hochpräzisen gedruckten Strukturen, die frühere Designs übertreffen konnten.

Das Team untersuchte anschließend die Fähigkeit des HDSP, auf einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien zu drucken. Sie testeten auch die Auswirkungen der Hologramme auf den Prozess bei unterschiedlicher Intensität, Gestaltung und Platzierung. Abschließend untersuchten sie, wie sich unterschiedliche Strukturen wie Porosität und Materialien auf den Tuning-Prozess auswirken.

Remote Distance Printing (RDP)

Der wichtigste Durchbruch dieser Forschung dreht sich um das Remote-Drucken. Die Ingenieure fanden heraus, dass sie mit HDSP Objekte hinter Wänden und anderen Strukturen drucken konnten. Diese Methode des internen Druckens könnte eine Zukunft ermöglichen, in der Ihre Autoteile an Ort und Stelle gedruckt und nicht eingebaut werden. Noch beeindruckender ist, dass dieselbe Strategie verwendet werden könnte, um Organe zu drucken oder innere Schäden auf nicht-invasive Weise zu reparieren.

Vorteile des holografischen 3D-Drucks

Die Forscher haben überzeugend dargelegt, warum HDSP DSP in nahezu jeder Kategorie übertrifft. Zum einen ist es viel schneller als die ursprüngliche DSP-Methode, die auf eine Voxel-für-Voxel-Druckstrategie beschränkt war. HDSP ermöglicht die gleichzeitige Härtung mehrerer Bereiche. Das Ergebnis ist, dass Sie mit DHSP-Methoden bis zu 20-mal schneller drucken können.

Ein weiterer Vorteil von HDSP ist die Möglichkeit, Bilder während des Druckvorgangs zu ändern. Bei einer herkömmlichen Methode des 3D-Drucks wird jede Schicht aufgetragen und ausgehärtet, sodass keine Änderungen möglich sind, wenn das Bauteil bereits hinzugefügt wurde. HDSP-Benutzer können das Hologramm ändern, wodurch sich der Druck mit minimalem Aufwand automatisch ändert. Dadurch entsteht weniger Abfall, da dieser Ansatz Druckfehler reduziert.

HDSP öffnet die Tür für ein neues Maß an Komplexität im Markt. Mit diesem Drucker können mithilfe von Schallwellen komplizierte Designs mit Innenteilen erstellt werden, sodass Ingenieure effektivere, leichtere Optionen entwickeln können, ohne Einbußen bei Leistung und Haltbarkeit hinnehmen zu müssen.

Ein weiterer bahnbrechender Vorteil des HDSP ist die Möglichkeit, Objekte gleichzeitig zu erstellen. Mit dem System können Sie den Aufwand maximieren, indem Sie mehrere Ausdrucke während einer einzigen Sitzung kombinieren. Das System kann unterschiedliche Drucke an verschiedenen Standorten durchführen, wodurch der Druckraum maximiert und die Druckzeiten verkürzt werden.

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