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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Случайная новость из Архива Использованные медицинские маски для строительства дорог 11.02.2021 Австралийские ученые предлагают перерабатывать медицинские маски для производства тротуарной плитки и строительства дорог. Из-за пандемии использование одноразовых защитных масок и перчаток значительно возросло и это несет серьезную угрозу экологии, ведь они не биоразлагаемы. Ежедневно в мире производят около 6,9 миллиарда масок. После использования их отправляют на свалку или сжигают, а частицы микропластика засоряют землю и океаны и представляют опасность для животных. Эксперимент ученых показал, что если измельчить одноразовые медицинские маски и добавить небольшое количество этого материала - от 1% до 3% - в переработанный бетонный наполнитель, он не только не утратит своих свойств, но и станет прочнее. Соответственно, маски можно эффективно использовать для производства дорожного покрытия. По мнению экспертов, это поможет не только избавиться от тонн мусора, но и уменьшить количество вредных выбросов, которые выделяются при сжигании пластика. Стоить переработанные строительные материалы будут на 30% дешевле, а дороги прослужат дольше.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026