Pesquisadores conseguem transformar hologramas em objetos físicos 💡
Objeto 3D fabricado a partir de um holograma.
© LAPD EPFL
A fabricação aditiva volumétrica tomográfica (TVAM) tradicional utiliza luz laser para solidificar a resina em um frasco rotativo. No entanto, este método é pouco eficiente, com apenas 1% da luz projetada contribuindo para a formação do objeto. Os pesquisadores desenvolveram, portanto, uma abordagem mais eficiente, utilizando hologrammas para melhorar a resolução e reduzir a energia necessária.
Ao projetar um holograma tridimensional da forma desejada, os pesquisadores conseguiram controlar com precisão a fase das ondas luminosas. Esta inovação permite uma melhor eficiência luminosa e uma resolução espacial aprimorada, tornando possível a criação de objetos 3D em menos de 60 segundos.
A técnica HoloTile, inventada pelo professor Glückstad, desempenha um papel fundamental neste avanço. Ela permite sobrepor vários hologramas para eliminar o ruído de speckle, melhorando assim a qualidade das imagens projetadas. Este método é particularmente adequado para impressão com bio-resinas e hidrogéis carregados de células.
Maria Isabel Alvarez-Castaño, estudante da EPFL e autora principal do estudo, destaca a importância da propriedade de auto-cura dos feixes holográficos. Esta característica é essencial para aplicações biomédicas, permitindo a bio-impressão de modelos em escala real de tecidos ou órgãos.
A equipe visa agora dobrar a eficiência do seu método. Com melhorias computacionais, o objetivo é fabricar objetos projetando simplesmente um holograma sobre uma resina, sem necessidade de rotação. Esta simplificação pode abrir caminho para processos de fabricação volumétrica de alto volume e baixo consumo de energia.
- Um diodo laser monomodo a 405 nm é colimado e expandido para cobrir a área ativa de um DMD.
- Uma lente de Fourier reconstrói o holograma no seu plano de Fourier, localizado dentro do recipiente rotativo de fotorresina.
- As projeções holográficas são sincronizadas com a rotação do recipiente.
- Duas câmeras controlam a reconstrução holográfica e o processo de polimerização.
- Modelo de barco Benchy (Copyright CC) gerado com Wolfram Mathematica® 13.1.
O professor Moser conclui que a adição holográfica à tecnologia TVAM abre caminho para uma nova geração de sistemas de fabricação aditiva volumétrica, mais eficientes, precisos e rápidos. Este avanço é um passo importante para a realização de objetos complexos com uma precisão sem precedentes.
O que é a fabricação aditiva volumétrica tomográfica (TVAM)?
A TVAM é uma técnica de impressão 3D que difere dos métodos tradicionais pela sua abordagem única. Em vez de construir objetos camada por camada, ela utiliza luz laser para solidificar a resina em um frasco rotativo. Este método permite criar objetos em poucos segundos, oferecendo uma alternativa rápida às técnicas de impressão 3D clássicas.
No entanto, a eficiência energética da TVAM tradicional é um problema importante, com apenas uma pequena fração da luz projetada contribuindo para a formação do objeto. Os pesquisadores buscaram, portanto, formas de melhorar esta eficiência, levando ao uso de técnicas holográficas para uma melhor precisão e uma redução significativa da energia necessária.
A inovação chave reside no uso da fase das ondas luminosas, em vez de sua amplitude, para controlar com precisão a solidificação da resina. Esta abordagem permite não apenas uma melhor resolução espacial, mas também uma utilização mais eficiente da luz, abrindo novas possibilidades para a fabricação rápida de objetos complexos.
Como funciona a técnica HoloTile?
A técnica HoloTile, desenvolvida pelo professor Jesper Glückstad, é um método inovador para gerar hologramas. Ela permite sobrepor vários hologramas de um padrão de projeção desejado, eliminando assim o ruído de speckle que pode criar imagens granuladas.
Esta técnica é particularmente útil no contexto da fabricação aditiva volumétrica, onde a qualidade da imagem projetada é crucial para a precisão do objeto impresso. Ao eliminar o ruído de speckle, a HoloTile melhora a fidelidade dos objetos 3D impressos, permitindo a criação de formas complexas com uma precisão sem precedentes.
Outra vantagem da HoloTile é a sua capacidade de tornar os feixes holográficos 'auto-curativos'. Isso significa que os feixes podem atravessar a resina sem serem desviados por pequenas partículas, uma característica essencial para a impressão com bio-resinas e hidrogéis carregados de células. Esta propriedade abre novas perspectivas para aplicações biomédicas, como a bio-impressão de modelos de tecidos ou órgãos em escala real.