홀로그램 3D 프린팅 - 산업의 미래

적층 제조 공정은 혁신의 혜택을 계속 누리고 있습니다. 이번 주 Concordia의 연구원 그룹은 홀로그램을 사용하여 복잡한 디자인 등을 3D 프린팅하는 방법을 소개했습니다.

3D printing continues to benefit from innovation. This week, researchers from Concordia introduced a method of using holograms to 3D print intricate designs and more. Their holographic 3D printing method is seen by many as a solution to many of the current techniques' shortfalls. Here's everything you need to know about holographic 3D printing and why it's the future of the industry.

3D 프린팅은 계속해서 혁신의 혜택을 누리고 있습니다. 이번 주 Concordia의 연구원들은 홀로그램을 사용하여 복잡한 디자인 등을 3D 프린팅하는 방법을 소개했습니다. 그들의 홀로그램 3D 프린팅 방법은 많은 사람들에게 현재 기술의 많은 단점에 대한 해결책으로 간주됩니다. 홀로그램 3D 프린팅에 대해 알아야 할 모든 것과 이것이 업계의 미래인 이유는 다음과 같습니다.

The 3D printing sector has seen explosive growth over the last decade across all metrics, including users, tech, material science, and methods. The most popular forms of 3D printing still rely on heat and lasers to mold the material into the desired shape. While this strategy has proven effective, it still leaves much to be desired by users.

3D 프린팅 부문은 지난 10년 동안 사용자, 기술, 재료 과학 및 방법을 포함한 모든 지표에서 폭발적인 성장을 보였습니다. 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 형태는 여전히 열과 레이저를 사용하여 재료를 원하는 모양으로 성형합니다. 이 전략은 효과적인 것으로 입증되었지만 여전히 사용자가 원하는 부분이 많이 남아 있습니다.

Direct Sound Printing (DSP)

다이렉트 사운드 프린팅(DSP)

In 2022, a method of 3D printing using sound waves was introduced to the market. This strategy leverages sound waves to harden print material into a desired shape. Sound Waves are used to create cavitation, which occurs whenever the static pressure drops below vapor pressure in a liquid. This state creates milliseconds of high pressure and heat. This heat is used to harden 3D printed materials quickly.

2022년에는 음파를 활용한 3D 프린팅 방식이 시장에 출시됐다. 이 전략은 음파를 활용하여 인쇄물을 원하는 모양으로 경화시킵니다. 음파는 액체의 정압이 증기압 아래로 떨어질 때마다 발생하는 캐비테이션을 생성하는 데 사용됩니다. 이 상태는 밀리초 동안 높은 압력과 열을 생성합니다. 이 열은 3D 프린팅 재료를 빠르게 경화시키는 데 사용됩니다.

Holographic Direct Sound Printing (HDSP)

홀로그램 다이렉트 사운드 프린팅(HDSP)

Researchers proposed an upgrade to the current DSP method in a recent article published in the journal Nature Communications called Holographic Direct Sound Printing (HDSP). This new approach utilizes acoustic holograms to improve the process. The hologram uses specially patterned acoustic waves that induce cavitation bubbles at specific locations.

연구자들은 Nature Communications 저널에 게재된 HDSP(Holographic Direct Sound Printing)라는 최근 기사에서 현재 DSP 방식에 대한 업그레이드를 제안했습니다. 이 새로운 접근 방식은 음향 홀로그램을 활용하여 프로세스를 개선합니다. 홀로그램은 특정 위치에 캐비테이션 기포를 유도하는 특수 패턴의 음파를 사용합니다.

The chemically activated acoustic cavitation bubbles provide real-time on-demand regional polymerization, enabling researchers to print using sound more effectively and with more detail. According to the study, the printing process allows engineers to examine and store cross-sectional images of desired prints, enhancing design capabilities and enabling researchers to improve internal structuring.

화학적으로 활성화된 음향 캐비테이션 버블은 실시간 주문형 국부 중합을 제공하여 연구자들이 소리를 사용하여 보다 효과적이고 세부적으로 인쇄할 수 있도록 합니다. 연구에 따르면 프린팅 프로세스를 통해 엔지니어는 원하는 인쇄물의 단면 이미지를 검사하고 저장할 수 있어 설계 능력이 향상되고 연구자가 내부 구조를 개선할 수 있습니다.

HDSP Printer

HDSP 프린터

The HDSP printer is set up in a manner that is reversed to many of its predecessors. Rather than the printing arm moving, a motorized platform moves the material within the stationary holographic image. The system utilizes pre-programmed patterns based on advanced algorithms to navigate the robotic arm around the holographic image, enabling the sonochemical reactions to occur and harden the print.

HDSP 프린터는 이전 제품과 반대되는 방식으로 설정됩니다. 인쇄 암이 움직이는 대신 전동 플랫폼이 고정된 홀로그램 이미지 내에서 재료를 이동합니다. 이 시스템은 고급 알고리즘을 기반으로 사전 프로그래밍된 패턴을 활용하여 홀로그램 이미지 주위로 로봇 팔을 탐색하여 음파화학 반응이 발생하고 인쇄물을 경화할 수 있도록 합니다.

Holographic 3D Printing Test

홀로그램 3D 프린팅 테스트

The research paper delves into some of the testing methods used to qualify the new additive manufacturing process. Researchers conducted a series of sono-chemiluminescence and high-speed imaging experiments to gauge the capabilities and performance of the HDSP. Specifically, key details were tracked including a detailed account of the polymerization process, tuning effects, robotic movements, and software computations.

연구 논문에서는 새로운 적층 제조 공정을 인증하는 데 사용되는 몇 가지 테스트 방법을 자세히 설명합니다. 연구원들은 HDSP의 기능과 성능을 측정하기 위해 일련의 초음파 화학 발광 및 고속 이미징 실험을 수행했습니다. 구체적으로, 중합 과정, 튜닝 효과, 로봇 움직임 및 소프트웨어 계산에 대한 자세한 설명을 포함하여 주요 세부 사항을 추적했습니다.

Holographic 3D Printing Results

홀로그램 3D 프린팅 결과

The results of the study are game-changing. For one, the researchers noticed that there was a direct correlation between feed rate and their ability to make alterations to complex prints. As such, the team integrated advanced software algorithms to optimize parameters based on the needs of each print. This maneuver resulted in highly accurate printed structures that could outperform previous designs.

연구 결과는 판도를 바꾸고 있습니다. 우선, 연구원들은 공급 속도와 복잡한 인쇄물을 변경하는 능력 사이에 직접적인 상관 관계가 있음을 발견했습니다. 따라서 팀은 고급 소프트웨어 알고리즘을 통합하여 각 인쇄물의 요구 사항에 따라 매개변수를 최적화했습니다. 이 방법을 통해 이전 디자인보다 성능이 뛰어난 매우 정확한 인쇄 구조가 탄생했습니다.

The team went on to research the HDSP's ability to print across a variety of different materials. They also tested the effects of the holograms on the process under different levels of intensity, design, and placement. Lastly, they examined how different structures, such as porosity and materials, affect the tuning process.

팀은 계속해서 다양한 재료에 인쇄할 수 있는 HDSP의 능력을 연구했습니다. 또한 다양한 수준의 강도, 디자인 및 배치에서 홀로그램이 공정에 미치는 영향을 테스트했습니다. 마지막으로 다공성 및 재료와 같은 다양한 구조가 튜닝 프로세스에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다.

Remote Distance Printing (RDP)

원격 거리 인쇄(RDP)

The most important breakthrough of this research revolves around remote printing. The engineers found that they could print objects behind walls and other structures using HDSP. This method of internal printing could enable a future where your car parts are printed in place rather than installed. Even more impressive, the same strategy could be used to print organs or repair internal damage in a non-invasive manner.

이 연구의 가장 중요한 혁신은 원격 인쇄에 관한 것입니다. 엔지니어들은 HDSP를 사용하여 벽과 기타 구조물 뒤에 있는 물체를 인쇄할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이러한 내부 프린팅 방법은 자동차 부품이 설치되지 않고 제자리에 프린팅되는 미래를 가능하게 할 수 있습니다. 더욱 인상적인 점은 동일한 전략을 사용하여 비침습적인 방식으로 장기를 인쇄하거나 내부 손상을 복구할 수 있다는 점입니다.

Benefits of Holographic 3D Printing

홀로그램 3D 프린팅의 이점

The researchers put forth a compelling case as to why HDSP outperforms DSP across nearly every category. For one, it's much faster than the original DSP method, which was limited to a voxel-by-voxel printing strategy. HDSP enables multiple areas to undergo hardening at the same time. The results are that you can print up to 20x faster using DHSP methods.

연구자들은 거의 모든 범주에서 HDSP가 DSP보다 뛰어난 성능을 보이는 이유에 대해 설득력 있는 사례를 제시했습니다. 우선, 복셀별 인쇄 전략으로 제한되었던 원래 DSP 방식보다 훨씬 빠릅니다. HDSP를 사용하면 여러 영역을 동시에 경화할 수 있습니다. 결과적으로 DHSP 방법을 사용하면 최대 20배 더 빠르게 인쇄할 수 있습니다.

Another benefit that HDSP introduces is the ability to alter images during the printing process. In a traditional method of 3D printing, each layer is applied and hardened, meaning that there's no way to make alterations if the component is already added. HDSP users can alter the hologram, which automatically changes the printing with minimal effort. As such, there's less waste as this approach reduces printing errors.

HDSP가 제공하는 또 다른 이점은 인쇄 프로세스 중에 이미지를 변경할 수 있다는 것입니다. 3D 프린팅의 전통적인 방법에서는 각 레이어가 적용되고 경화됩니다. 즉, 구성 요소가 이미 추가된 경우 변경할 방법이 없습니다. HDSP 사용자는 최소한의 노력으로 인쇄를 자동으로 변경하는 홀로그램을 변경할 수 있습니다. 따라서 이 접근 방식은 인쇄 오류를 줄여 낭비가 적습니다.

HDSP opens the door for a new level of complexity within the market. This printer can create intricate designs with internals utilizing soundwaves, enabling engineers to develop more effective, lightweight options without sacrificing performance and durability.

HDSP는 시장 내에서 새로운 차원의 복잡성을 위한 문을 열어줍니다. 이 프린터는 음파를 활용한 내부 구조로 복잡한 디자인을 만들 수 있으므로 엔지니어는 성능과 내구성을 희생하지 않고도 보다 효과적이고 가벼운 옵션을 개발할 수 있습니다.

Another game-changing advantage the HDSP offers is the ability to create objects simultaneously. The system allows you to maximize efforts by combining multiple prints during a single session. The system can accommodate different prints at different locations, maximizing printing space and lowering print times.

HDSP가 제공하는 또 다른 획기적인 이점은 객체를 동시에 생성할 수 있다는 것입니다. 이 시스템을 사용하면 단일 세션 동안 여러 인쇄물을 결합하여 노력을 극대화할 수 있습니다. 시스템은 다양한 위치에서 다양한 인쇄물을 수용할 수 있어 인쇄 공간을 최대화하고 인쇄 시간을 단축합니다.

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