เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเปลี่ยนเรซินทึบแสงให้กลายเป็นวัตถุที่ใช้สร้างหลอดเลือดแดงเทียม

ทีมวิศวกรของ Swiss Federal Institute of Technology ในเมืองโลซานน์ (EPFL) ได้พัฒนาวิธีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้แสงเพื่อสร้างวัตถุจากเรซินทึบแสงในไม่กี่วินาที ความก้าวหน้านี้อาจมีประโยชน์ในอุตสาหกรรมชีวการแพทย์ เช่น การผลิตหลอดเลือดแดงเทียม งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Advanced Science

ย้อนกลับไปในปี 2017 วิศวกรของห้องปฏิบัติการ EPFL for Applied Photonic Devices (LAPD) ได้ออกแบบเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่สามารถสร้างวัตถุได้ในทันที ห้าปีต่อมา ทีมงานได้ปรับปรุงอุปกรณ์การพิมพ์และวิธีการในการผลิตวัตถุที่ทำจากเรซินทึบแสงซึ่งก่อนหน้านี้เป็นไปไม่ได้

เครื่องพิมพ์ 3D ของ EPFL เป็นหนึ่งในเครื่องพิมพ์ที่เร็วที่สุดในโลก เครื่องพิมพ์ 3D ส่วนใหญ่ทำงานโดยการใส่วัสดุทีละชั้น กระบวนการที่เรียกว่าการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ ในทางกลับกัน EPFL ใช้วิธีการเชิงปริมาตร โดยที่เรซินจะถูกเทลงในภาชนะและปั่น วิศวกรส่องสว่างภาชนะด้วยแสงจากมุมต่างๆ ทำให้เรซินแข็งตัวเมื่อพลังงานที่สะสมอยู่ในนั้นเกินระดับที่กำหนด นี่เป็นวิธีการที่แม่นยำมากซึ่งสามารถผลิตวัตถุที่มีความละเอียดเท่ากับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่มีอยู่

วิธีการเชิงปริมาตรนี้สามารถใช้ได้กับวัตถุที่มีรูปร่างเกือบทุกชนิด วิศวกรใช้เวลาเพียง 20 วินาทีในการสร้างหุ่น Yoda จาก Star Wars ตัวเล็กๆ เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตแบบเดิมๆ ที่ใช้เวลาเพียง 10 นาที

แสงสามารถบ่มเรซินโดยทำปฏิกิริยากับสารประกอบไวแสงที่มีอยู่ในพลาสติก วิศวกรกล่าวว่าวิธีการใหม่นี้ใช้ได้ผลก็ต่อเมื่อแสงผ่านเรซินเป็นเส้นตรงโดยไม่เบี่ยงเบน ซึ่งไม่ใช่กรณีของเรซินทึบแสง ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงคิดค้นวิธีแก้ปัญหา

ขั้นแรก พวกเขาใช้กล้องเพื่อสังเกตการโคจรของแสงผ่านเรซิน จากนั้นจึงปรับการคำนวณเพื่อชดเชยการบิดเบือนของแสง พวกเขายังตั้งโปรแกรมเครื่องพิมพ์ให้ทำการคำนวณและแก้ไขแสง ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าเครื่องจะมีพลังงานในปริมาณที่เหมาะสมในการบ่มเรซิน เป็นผลให้วิศวกรสามารถพิมพ์วัตถุในเรซินทึบแสงที่มีความแม่นยำเกือบเท่ากันกับเรซินโปร่งใสซึ่งเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ

ในขั้นตอนต่อไป วิศวกรหวังว่าจะสามารถใช้วิธีการใหม่ในการพิมพ์วัสดุหลายชนิดพร้อมกัน และเพิ่มความละเอียดของเครื่องพิมพ์จากหนึ่งในสิบของมิลลิเมตรเป็นไมโครมิเตอร์