Лазерные голограммы улучшат качества промышленной трехмерной печати

15.12.2019

Одним из недостатков современных промышленных технологий лазерной трехмерной печати является сильный нагрев в точке контакта металла с лучом лазерного света. Этот нагрев плавит металлический порошок, но он также приводит к появлению областей внутренней механической напряженности и деформации изготавливаемой детали. И все эти вещи практически не поддаются прогнозированию, что не дает возможности их как-то компенсировать. Однако, группа исследователей из Кембриджского университета нашла способ решения описанной выше проблемы. При помощи специальных голографических изображений, генерируемых компьютером при помощи сложных алгоритмов, можно управлять распределением энергии лазерного света в трех измерениях, что позволяет избежать лишнего нагрева изготавливаемой детали.

"Вместо использования одного единственного луча света мощного лазера мы используем несколько лучей лазерного света, фокусируемых особым образом в нужной точке трехмерного пространства" - рассказывает профессор Тим Уилкинсон (Tim Wilkinson), руководитель данного проекта, - "Это позволяет нам печатать детали "более трехмерным способом" и избежать возникновения тепловых деформаций".

Голограмма, по которой печатается трехмерный объект, рассчитывается и изменяется компьютером со скоростью около тысячи раз в секунду для улучшения контроля за распределением энергии. При этом, алгоритмы, которые производят управляющую голограмму, учитывают целый ряд тонкостей, таких, как свойства используемых материалов, оптические искажения, текущую температуру и т.п. "Такой голографический подход позволяет нам сделать такие вещи, которые раньше было сделать невозможно. Есть определенные виды структур, которые невозможно напечатать из-за возникающих тепловых деформаций" - рассказывает профессор Уилкинсон.

Сейчас ученые уже создали опытную установку с тремя лазерами, лучи которых отражаются от кремниевого "микродисплея", тонкого слоя жидких кристаллов на поверхности кремниевого чипа, который выступает в роли управляемой дифракционной решетки и изменяет фазу отражаемого луча лазерного света. А в ближайшее время кембриджские исследователи планируют создание более совершенной установки, в которой будут использованы восемь лазеров, суммарной мощностью в 200 Вт, которой достаточно для плавления частичек алюминиевого порошка.

Кроме проверки работы жидкокристаллических микродисплеев на таком уровне мощности лазерного света, ученые, при помощи новой установки, будут работать с металлическими порошками с добавлением пластмасс и смол для улучшения алгоритмов составления управляющих голограмм. Согласно планам, новая и более мощная установка начнет работать в 2020 году, а данный проект, результатом которого должна стать полностью работоспособная промышленная установка, будет завершен к 2022 году.

<< Назад: Глобальное потепление влияет на размер птиц 16.12.2019

>> Вперед: Самоочищающаяся пленка отталкивает бактерии 15.12.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Следы наркотиков и лекарств в организмах акул 24.03.2026 Исследования морских экосистем все чаще показывают, что влияние человека распространяется даже на самые удаленные и, казалось бы, нетронутые уголки океана. Одним из таких тревожных примеров стало обнаружение следов фармацевтических веществ и наркотиков в организмах морских хищников, что заставляет по-новому взглянуть на состояние океанической среды. Ученые, изучавшие акул в водах у Багамских островов, выявили в их крови следы кокаина. Помимо этого, в образцах также были обнаружены кофеин и различные болеутоляющие препараты. Эти находки вызвали обеспокоенность, поскольку речь идет о веществах, которые не должны естественным образом присутствовать в морских организмах. Исследователи подчеркивают, что появление подобных соединений в телах рыб не связано с их поведением или образом жизни. Напротив, это прямое следствие загрязнения океана, в который попадают как бытовые, так и промышленные отходы. Особенно тревожным считается тот факт, что такие вещества фиксируются даже в регионе, который традиционно воспринимается как относительно чистый и удаленный от крупных источников загрязнения. Как отметили ученые, "фармацевтические препараты и запрещенные наркотики все чаще признаются загрязнителями, вызывающими растущую обеспокоенность, в морской среде, особенно в районах, переживающих быструю урбанизацию и развитие, обусловленный туризмом. Их постоянный приток представляет опасность не только для морского биоразнообразия и отдыха", что подчеркивает масштаб и системность проблемы. В рамках исследования были проанализированы образцы крови 85 акул, выловленных в районе острова Элеутера, который считается одним из наиболее удаленных участков Багамского архипелага. У 28 особей в организме были выявлены следы различных наркотических и фармацевтических веществ, что указывает на достаточно широкое распространение загрязнения. Наиболее часто в образцах обнаруживался кофеин, однако у части акул были зафиксированы и следы кокаина. Ученые предполагают, что некоторые из этих веществ могли попадать в организм животных через случайное поедание объектов, содержащих наркотики, оказавшихся в воде. Биолог Наташа Восник из Федерального университета Парана в Бразилии пояснила, что акулы склонны исследовать предметы с помощью укусов, из-за чего могут непреднамеренно контактировать с загрязненными объектами и подвергаться воздействию содержащихся в них веществ. Это поведение делает их особенно уязвимыми к антропогенному загрязнению. Отдельное внимание исследователи уделили условиям, в которых были пойманы акулы. Они находились вблизи популярных зон для дайвинга и туристических морских маршрутов, что усиливает вероятность попадания загрязняющих веществ в воду. Существенную роль, по мнению ученых, играют неочищенные сточные воды с судов, а также стоки, связанные с прибрежным строительством и интенсивным развитием туризма.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026