Münzgroßer 3D-Drucker könnte Rapid Prototyping revolutionieren

In einem Durchbruch, der unsere Einstellung zum 3D-Druck revolutionieren könnte, haben Ingenieure des MIT und der University of Texas in Austin einen voll funktionsfähigen 3D-Drucker entwickelt, der genau in Ihre Handfläche passt.

Engineers from MIT and the University of Texas at Austin have created a fully functional 3D printer that fits right in your palm. The device is no larger than a coin and has the potential to bring rapid prototyping capabilities virtually anywhere.

Ingenieure des MIT und der University of Texas in Austin haben einen voll funktionsfähigen 3D-Drucker entwickelt, der genau in Ihre Handfläche passt. Das Gerät ist nicht größer als eine Münze und hat das Potenzial, Rapid-Prototyping-Funktionen praktisch überall einzusetzen.

Making this possible is an ingenious millimeter-scale photonic chip that can emit programmable light beams into a reservoir of light-curable resin. When the light hits the resin, it rapidly solidifies into a user-defined 3D shape.

Möglich wird dies durch einen genialen photonischen Chip im Millimeterbereich, der programmierbare Lichtstrahlen in ein Reservoir mit lichthärtbarem Harz senden kann. Wenn das Licht auf das Harz trifft, verfestigt es sich schnell zu einer benutzerdefinierten 3D-Form.

The MIT team's expertise in silicon photonics allowed them to create integrated optical phased arrays on the chip – essentially microscopic antennas that can steer light beams by modulating the speed of the optical signals running through them. This beam-steering capability is what enables the 3D printing magic.

Die Expertise des MIT-Teams in der Siliziumphotonik ermöglichte es ihnen, integrierte optische Phased-Arrays auf dem Chip zu erstellen – im Wesentlichen mikroskopisch kleine Antennen, die Lichtstrahlen steuern können, indem sie die Geschwindigkeit der durch sie laufenden optischen Signale modulieren. Diese Fähigkeit zur Strahllenkung ermöglicht die Magie des 3D-Drucks.

The antenna design also eliminates the need for motors to move the beam's focal point, resulting in a printer without moving parts that saves space. The device features 160 optical antennas, all fitting within a US quarter-sized footprint.

Das Antennendesign macht außerdem Motoren zum Bewegen des Strahlbrennpunkts überflüssig, sodass ein Drucker ohne bewegliche Teile auskommt, was Platz spart. Das Gerät verfügt über 160 optische Antennen, die alle auf eine Stellfläche in US-Viertelgröße passen.

However, the visible light wavelengths required for this technology initially posed a challenge. Researchers at UT Austin addressed this by developing specialty resins optimized to cure under visible light exposure. This innovation was the missing link needed to make chip-based 3D printing viable.

Allerdings stellten die für diese Technologie erforderlichen Wellenlängen des sichtbaren Lichts zunächst eine Herausforderung dar. Forscher der UT Austin gingen dieses Problem an, indem sie Spezialharze entwickelten, die für die Aushärtung unter Einwirkung von sichtbarem Licht optimiert sind. Diese Innovation war das fehlende Glied, das nötig war, um den chipbasierten 3D-Druck realisierbar zu machen.

With their proof-of-concept complete, the researchers now have a larger vision: developing chips that can generate entire 3D holographic light patterns to rapidly print complex volumetric objects in one go. The potential applications are staggering – from emergency repairs by first responders to printing medical devices on-demand.

Nachdem der Proof-of-Concept abgeschlossen ist, haben die Forscher nun eine größere Vision: Sie entwickeln Chips, die komplette holografische 3D-Lichtmuster erzeugen können, um komplexe volumetrische Objekte schnell in einem Arbeitsgang zu drucken. Die potenziellen Anwendungen sind atemberaubend – von Notfallreparaturen durch Ersthelfer bis hin zum On-Demand-Druck medizinischer Geräte.

MIT Professor Jelena Notaros said the system is completely rethinking what a 3D printer is. "It is no longer a big box sitting on a bench in a lab creating objects, but something that is handheld and portable. It is exciting to think about the new applications that could come out of this and how the field of 3D printing could change."

MIT-Professorin Jelena Notaros sagte, das System überdenke völlig, was ein 3D-Drucker sei. „Es handelt sich nicht mehr um eine große Kiste, die auf einem Labortisch steht und Objekte herstellt, sondern um etwas, das handlich und tragbar ist. Es ist spannend, über die neuen Anwendungen nachzudenken, die sich daraus ergeben könnten, und darüber, wie sich der Bereich des 3D-Drucks verändern könnte.“ ."

If this coin-sized 3D printing technology can be developed into a commercial product, it could decentralize and democratize on-demand fabrication like never before.

Wenn diese münzengroße 3D-Drucktechnologie zu einem kommerziellen Produkt entwickelt werden kann, könnte sie die On-Demand-Fertigung wie nie zuvor dezentralisieren und demokratisieren.

Further details about the research can be found in a paper published in the journal Nature.

Weitere Details zur Forschung finden sich in einem Artikel, der in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde.