چاپگر نوری بدون حرکت و قطعه مکانیکی ساخته شد
به گزارش خبرگزاری آنا؛ تیمی متشکل از پژوهشگران دانشگاه MIT و دانشگاه تگزاس اخیراً موفق به عرضه چاپگر سه‌بعدی متفاوتی شده‌اند که روند تولید اجسام را تنها با یک تراشه فوتونیک و بدون نیاز به هیچ قطعه متحرک یا سامانه مکانیکی انجام می‌دهد. چاپگر جدید، فاقد هرگونه پلتفرم یا موتور بوده و حتی در فرآیند چاپ نیز از حرکت فیزیکی اجزا خبری نیست. تمامی روند‌ها به طور کامل و با کنترل الکترونیکی نور درون تراشه صورت می‌پذیرد.
در چاپگر‌های سه‌بعدی مرسوم، به ویژه انواع مبتنی بر ذوب و تزریق فیلامنت یا تابش نور به رزین، همیشه به مجموعه‌ای از اجزای مکانیکی نیاز است. این قطعات به واسطه کنترل دقیق حرکت نازل‌ها، پلتفرم و همچنین هدایت نور لیزر یا پرتو، ساختار نهایی را به صورت لایه به لایه شکل می‌دهند. موتور‌های الکتریکی، بالابر‌ها و سیستم‌های هدایت، همگی بخش‌های جدانشدنی این سامانه‌ها هستند که بر پیچیدگی، هزینه و حجم دستگاه‌ها می‌افزایند.
در مقابل، در فناوری جدید معرفی‌شده توسط این تیم، فرآیند چاپ به‌وسیله یک تراشه فوتونیک که قابلیت تولید الگو‌های نوری سه‌بعدی را دارد انجام می‌شود. این تراشه بدون نیاز به حرکت فیزیکی قطعات، پرتوی نوری را به صورت هولوگرافیک و با دقت بالا تولید می‌کند و آن را به درون حجم بسیار کوچکی از رزین می‌تاباند. رزین مورد استفاده نیز ویژه نور قرمز با طول موج ۶۳۷ نانومتر طراحی شده و به همین علت، برخلاف رزین‌های معمول که با نور فرابنفش فعال می‌شوند، تنها با نور مرئی به حالت جامد درمی‌آید. این رزین به طور خاص برای همخوانی با حساسیت بالای تراشه‌های فوتونیک در بازه نور مرئی و مادون‌قرمز توسعه یافته است.
طبق مقاله منتشر شده در ژورنال Light، سازوکار این فناوری منجر به حذف کامل قطعات مکانیکی و متحرک از فرایند چاپ شده است. اندازه تراشه فوتونیک در حد چند میلی‌متر باقی مانده و با استفاده از کنترل الکترونیکی نور و بدون جابه‌جایی هیچ بخشی، امکان چاپ ساختار درون رزین فراهم می‌شود. پژوهشگران توانسته‌اند به عنوان اثبات قابلیت این فناوری، ابتدا یک واحد کوچک (voxel) با ابعاد کمتر از یک میلی‌متر را چاپ کنند. در مراحل بعدی نیز موفق به چاپ خطی پیوسته و سرانجام یک طرح دوبعدی شامل لوگوی دانشگاه MIT شده‌اند، بی‌آنکه نیازی به حرکت فیزیکی پلتفرم یا نازل باشد.
یکی از نقاط کلیدی تفاوت فناوری جدید، استفاده از تراشه‌های «phased array» است. این تراشه‌ها با تغییر فاز نور در عناصر مختلف خود، می‌توانند جهت و الگوی تابش را با دقت و سرعت بسیار بالا تغییر دهند. این مسئله نه تنها سرعت چاپ را بالا می‌برد، بلکه امکان انتقال و متمرکزسازی پرتو را بدون نیاز به قطعات مکانیکی متحرک فراهم می‌آورد و سطح سر و صدای سامانه نیز به حداقل کاهش می‌یابد.
محققان معتقدند که این دستاورد، ظرفیت‌های تازه‌ای را برای دگرگونی بازار چاپ سه‌بعدی به همراه دارد. به دلیل عدم استفاده از قطعات سنگین و پیچیده، امکان کوچک‌سازی و پرتابل کردن چاپگر‌های سه‌بعدی فراهم شده است؛ مشابه جهشی که در دهه‌های اخیر با ظهور چاپگر‌های جوهر افشان و حرارتی جیبی در صنعت چاپ رقم خورد. کاهش مصرف انرژی، هزینه پایین‌تر تولید و آسان شدن تعمیر و نگهداری از جمله مزایای دیگر این فناوری اعلام شده است.
از ابعاد دیگر اهمیت این فناوری آن است که چاپگر‌های سه‌بعدی بر پایه تراشه فوتونیک می‌توانند مبنایی برای تولید نسل آینده ابزار‌های چاپ افزایشی با کاربرد‌های خانگی، آموزشی و حتی پزشکی فراهم آورند. کاهش ابعاد دستگاه، عدم نیاز به کالیبراسیون یا تنظیمات پیچیده مکانیکی و حذف آسیب‌پذیری‌های ناشی از حرکت قطعات، سبب می‌شود تا این فناوری در طیف وسیعی از کاربرد‌ها قابل استفاده باشد.
پژوهشگران تصریح کردند که مراحل ابتدایی این فناوری هنوز در حال توسعه و آزمون است، اما نتایج اولیه بیانگر قابلیت بالای آن برای تولید ساختار‌های متنوع و پیچیده است. به گفته اعضای گروه، امکان کنترل دقیق نور در هر نقطه از فضای سه‌بعدی رزین می‌تواند زمینه‌ساز افزایش سرعت چاپ و بهبود دقت نهایی قطعات در آینده باشد.
انتهای پیام/
