Una nueva t茅cnica de fabricaci贸n 3D utiliza hologramas para crear objetos en pocos segundos. Este m茅todo, desarrollado por investigadores de la EPFL y la Universidad del Sur de Dinamarca, promete una revoluci贸n en el campo de la impresi贸n volum茅trica.
Objeto 3D fabricado a partir de un holograma.
漏 LAPD EPFL
La fabricaci贸n aditiva volum茅trica tomogr谩fica (TVAM) tradicional utiliza luz l谩ser para solidificar la resina en un frasco rotativo. Sin embargo, este m茅todo es poco eficiente, ya que solo el 1% de la luz proyectada contribuye a la formaci贸n del objeto. Por ello, los investigadores han desarrollado un enfoque m谩s eficaz, utilizando hologramas para mejorar la resoluci贸n y reducir la energ铆a necesaria.
Al proyectar un holograma tridimensional de la forma deseada, los investigadores han podido controlar con precisi贸n la fase de las ondas de luz. Esta innovaci贸n permite una mayor eficiencia lum铆nica y una resoluci贸n espacial mejorada, haciendo posible la creaci贸n de objetos 3D en menos de 60 segundos.
La t茅cnica HoloTile, inventada por el profesor Gl眉ckstad, juega un papel clave en este avance. Permite superponer varios hologramas para eliminar el ruido de speckle, mejorando as铆 la calidad de las im谩genes proyectadas. Este m茅todo es especialmente adecuado para la impresi贸n con bio-resinas e hidrogeles cargados de c茅lulas.
Mar铆a Isabel 脕lvarez-Casta帽o, estudiante de la EPFL y autora principal del estudio, destaca la importancia de la propiedad de auto-curaci贸n de los haces hologr谩ficos. Esta caracter铆stica es esencial para aplicaciones biom茅dicas, permitiendo la bioimpresi贸n de modelos a escala real de tejidos u 贸rganos.
El equipo ahora busca duplicar la eficiencia de su m茅todo. Con mejoras computacionales, el objetivo es fabricar objetos simplemente proyectando un holograma sobre una resina, sin necesidad de rotaci贸n. Esta simplificaci贸n podr铆a abrir el camino a procesos de fabricaci贸n volum茅trica de alto volumen y bajo consumo energ茅tico.
- Un diodo l谩ser monomodo de 405 nm es colimado y expandido para cubrir el 谩rea activa de un DMD.
- Una lente de Fourier reconstruye el holograma en su plano de Fourier, ubicado dentro del recipiente rotativo de fotoresina.
- Las proyecciones hologr谩ficas est谩n sincronizadas con la rotaci贸n del recipiente.
- Dos c谩maras controlan la reconstrucci贸n hologr谩fica y el proceso de polimerizaci贸n.
- Modelo de barco Benchy (Copyright CC) generado con Wolfram Mathematica庐 13.1.
El profesor Moser concluye que la adici贸n hologr谩fica a la tecnolog铆a TVAM abre el camino a una nueva generaci贸n de sistemas de fabricaci贸n aditiva volum茅trica, m谩s eficientes, precisos y r谩pidos. Este avance es un paso importante hacia la creaci贸n de objetos complejos con una precisi贸n sin precedentes.
驴Qu茅 es la fabricaci贸n aditiva volum茅trica tomogr谩fica (TVAM)?
La TVAM es una t茅cnica de impresi贸n 3D que difiere de los m茅todos tradicionales por su enfoque 煤nico. En lugar de construir objetos capa por capa, utiliza luz l谩ser para solidificar la resina en un frasco rotativo. Este m茅todo permite crear objetos en pocos segundos, ofreciendo una alternativa r谩pida a las t茅cnicas de impresi贸n 3D cl谩sicas.
Sin embargo, la eficiencia energ茅tica de la TVAM tradicional es un problema importante, ya que solo una peque帽a fracci贸n de la luz proyectada contribuye a la formaci贸n del objeto. Por ello, los investigadores han buscado formas de mejorar esta eficiencia, llevando al uso de t茅cnicas hologr谩ficas para una mayor precisi贸n y una reducci贸n significativa de la energ铆a necesaria.
La innovaci贸n clave radica en el uso de la fase de las ondas de luz, en lugar de su amplitud, para controlar con precisi贸n la solidificaci贸n de la resina. Este enfoque no solo permite una mejor resoluci贸n espacial, sino tambi茅n un uso m谩s eficiente de la luz, abriendo nuevas posibilidades para la fabricaci贸n r谩pida de objetos complejos.
驴C贸mo funciona la t茅cnica HoloTile?
La t茅cnica HoloTile, desarrollada por el profesor Jesper Gl眉ckstad, es un m茅todo innovador para generar hologramas. Permite superponer varios hologramas de un patr贸n de proyecci贸n deseado, eliminando as铆 el ruido de speckle que de otro modo podr铆a crear im谩genes granuladas.
Esta t茅cnica es especialmente 煤til en el contexto de la fabricaci贸n aditiva volum茅trica, donde la calidad de la imagen proyectada es crucial para la precisi贸n del objeto impreso. Al eliminar el ruido de speckle, HoloTile mejora la fidelidad de los objetos 3D impresos, permitiendo la creaci贸n de formas complejas con una precisi贸n sin precedentes.
Otro beneficio de HoloTile es su capacidad para hacer que los haces hologr谩ficos sean "auto-curativos". Esto significa que los haces pueden atravesar la resina sin ser desviados por peque帽as part铆culas, una caracter铆stica esencial para la impresi贸n con bio-resinas e hidrogeles cargados de c茅lulas. Esta propiedad abre nuevas perspectivas para aplicaciones biom茅dicas, como la bioimpresi贸n de modelos de tejidos u 贸rganos a escala real.
Fuente: Nature Communications