Tutkijat onnistuvat muuttamaan hologrammeja fyysisiksi esineiksi 💡

Uusi 3D-tulostustekniikka hyödyntää hologrammeja esineiden luomiseksi vain muutamassa sekunnissa. Tämä menetelmä, jonka ovat kehittäneet EPFL:n ja Etelä-Tanskan yliopiston tutkijat, lupaa vallankumousta tilavuustulostuksen alalla.


Perinteinen tomografinen tilavuuslisäys (TVAM) käyttää laservaloa kovettaakseen hartsin pyörivässä astiassa. Kuitenkin tämä menetelmä on tehoton, sillä vain 1 % projisoidusta valosta osallistuu esineen muodostumiseen. Tutkijat ovat kehittäneet tehokkaamman lähestymistavan, joka käyttää hologrammeja parantaakseen tarkkuutta ja vähentääkseen tarvittavaa energiaa.

Projektoimalla kolmiulotteisen hologrammin halutusta muodosta tutkijat pystyivät tarkasti hallitsemaan valoaaltojen vaihetta. Tämä innovaatio mahdollistaa paremman valotehokkuuden ja parannetun spatiaalisen resoluution, mikä tekee 3D-esineiden luomisesta mahdollista alle 60 sekunnissa.


HoloTile-tekniikka, jonka on keksinyt professori Glückstad, on avainasemassa tässä edistyksessä. Se mahdollistaa useiden hologrammien päällekkäin asettamisen häivyttääkseen speckle-ääntä, parantaen näin projisoitujen kuvien laatua. Tämä menetelmä soveltuu erityisesti biohartsien ja solulastattujen hydrogeelien tulostamiseen.

Maria Isabel Alvarez-Castaño, EPFL:n opiskelija ja tutkimuksen pääkirjoittaja, korostaa holografisten säteiden itsensä parantamisen ominaisuuden merkitystä. Tämä piirre on olennaista biolääketieteellisissä sovelluksissa, sillä se mahdollistaa elinten tai kudosten todellisten mittakaavojen bio-tulostamisen.

Tiimi pyrkii nyt kaksinkertaistamaan menetelmänsä tehokkuuden. Laskennallisten parannusten myötä tavoitteena on valmistaa esineitä yksinkertaisesti projisoimalla hologrammi hartsille ilman pyörimistä. Tämä yksinkertaistaminen voisi avata ovia suuritehoisiin ja alhaisen energiankulutuksen tilavuustuotantoprosesseihin.


Professori Moser toteaa, että holografisen lisäyksen lisääminen TVAM-teknologiaan avaa tietä uudelle lisäysvalmistusjärjestelmien sukupolvelle, jotka ovat tehokkaampia, tarkempia ja nopeampia. Tämä edistysaskel on tärkeä askel kohti monimutkaisten esineiden toteuttamista ennennäkemättömällä tarkkuudella.

Mitkä ovat tomografisen tilavuuslisäyksen (TVAM) ominaisuudet?

TVAM on 3D-tulostustekniikka, joka poikkeaa perinteisistä menetelmistä ainutlaatuisella lähestymistavallaan. Sen sijaan, että esineitä rakennettaisiin kerros kerrokselta, se käyttää laservaloa hartsin kovettamiseen pyörivässä astiassa. Tämä menetelmä mahdollistaa esineiden luomisen vain muutamassa sekunnissa, tarjoten nopean vaihtoehdon perinteisille 3D-tulostustekniikoille.

Kuitenkin perinteisen TVAM:n energiatehokkuus on merkittävä ongelma, sillä vain pieni osa projisoidusta valosta osallistuu esineen muodostumiseen. Tutkijat ovat etsineet keinoja parantaa tätä tehokkuutta, mikä on johtanut holografisten tekniikoiden käyttöön tarkkuuden parantamiseksi ja tarvittavan energian merkittäväksi vähentämiseksi.

Avaininnovaatio on valoaaltojen vaiheen käyttö amplitudin sijaan hartsin kovettamisen tarkkaan hallintaan. Tämä lähestymistapa mahdollistaa paitsi paremman spatiaalisen resoluution myös valon tehokkaamman käytön, avaten uusia mahdollisuuksia monimutkaisten esineiden nopeaan valmistamiseen.

Kuinka HoloTile-tekniikka toimii?

HoloTile-tekniikka, jonka on kehittänyt professori Jesper Glückstad, on innovatiivinen menetelmä hologrammien tuottamiseksi. Se mahdollistaa useiden hologrammien päällekkäin asettamisen halutun projisoitavan kuvion luomiseksi, häivyttäen speckle-äänen, joka muuten voisi luoda rakeisia kuvia.

Tämä tekniikka on erityisen hyödyllinen tilavuuslisäyksen valmistuksessa, jossa projisoidun kuvan laatu on ratkaisevan tärkeää tulostetun esineen tarkkuudelle. Häivyttämällä speckle-äänen HoloTile parantaa 3D-tulostettujen esineiden uskottavuutta, mahdollistaen monimutkaisten muotojen luomisen ennennäkemättömällä tarkkuudella.

Toinen HoloTile-tekniikan etu on sen kyky tehdä holografisista säteistä 'itseparantuvia'. Tämä tarkoittaa, että säteet voivat kulkea hartsin läpi ilman, että ne taipuvat pienistä hiukkasista, mikä on olennaista biohartsien ja solulastattujen hydrogeelien tulostamisessa. Tämä ominaisuus avaa uusia näkymiä biolääketieteellisille sovelluksille, kuten kudosten tai elinten todellisten mittakaavojen bio-tulostamiselle.