211service.com
Denne superhurtige 3D-printer er drevet af hologrammer
En lysegrøn laser blinker på og skinner ind i en petriskål fuld af goo. Fra ingenting kommer formen af en papirclips frem - først spøgelsesagtig, derefter solid. Fem sekunder senere er klippet fisket ud, ryddet op og klar til brug.
Grundprincippet her er en etableret 3-D-printteknik, der bruger lasere til at hærde en lysaktiveret monomer til fast plast. Men i modsætning til andre tilgange, som scanner en laser frem og tilbage for at skabe former et lag ad gangen, gør dette system det hele på én gang ved hjælp af et 3-D lysfelt - med andre ord et hologram. Det kunne gøre 3D-print langt hurtigere.
I hjertet af den enhed, der printede papirclipsen, er en holografisk chip udviklet af Daqri , en startup, der designer og bygger augmented-reality-enheder ud fra laboratorier i San Francisco og i Milton Keynes, U.K. Virksomheden laver smarte briller svarende til Microsofts HoloLens og head-up-skærme til biler; sidstnævnte er blevet monteret på over 150.000 køretøjer fremstillet af Jaguar Land Rover.
Fordelen ved Daqris chip, siger virksomheden, er, at den kan skabe hologrammer uden behov for kompleks optik. På en siliciumwafer bruges et lille gitter af afstembare krystaller til at kontrollere størrelsen og tidsforsinkelsen, eller fasen, af reflekteret lys, der skinner på overfladen af chippen fra en laser. Software justerer krystallerne for at skabe interferensmønstre i lyset, hvilket resulterer i et tredimensionelt lysfelt.
I eksperimenter har holdet brugt chippen til at skabe faste objekter ved at projicere hologrammer ind i beholdere med forskellige lysaktiverede monomerer. Den kan i øjeblikket lave små genstande, såsom en papirclips, på cirka fem sekunder - en proces, der kan tage en normal 3-D-printer flere minutter.
Seamus Blackley, Daqris ledende videnskabsmand, siger, at fordi hele formen er skabt på én gang, lider det resulterende produkt ikke af svagheder introduceret af det korn, der dannes, når et objekt 3-D-printes ved at scanne en laser frem og tilbage . Støttestrukturer, der kræves, når man bygger objekter lag for lag, er også unødvendige, siger han, og større objekter bør tage omtrent lige så lang tid at printe som mindre.
Der er nogle begrænsninger. Den nuværende hardware skaber kun overfladiske former, for eksempel, såsom papirclipsen i videoen. Men dybden bør øges med størrelsen af den holografiske chip, der bruges, og virksomheden planlægger at opskalere enheden i overensstemmelse hermed.
Dávid Lakatos, produktchef hos 3-D-printerfirmaet Formlabs , siger, at varme også kunne være et problem. Polymerisering er en eksoterm proces, siger han og henviser til den proces, hvorved den lysaktiverede væske hærder til et fast stof. At udskrive noget hurtigere betyder, at der er meget energi fra reaktionen, der bliver frigivet. Det kan få dele af en større genstand til at smelte.
Ikke desto mindre har Daqris chip også andre interessante applikationer. Mens virksomheden allerede bygger augmented-reality-enheder, planlægger den at bruge sin holografiske chip til at skabe skærme med flere informationsplaner. I øjeblikket har den en prototype head-up-skærm, der kan gengive et billede på en forrude og et mange meter foran, i en opløsning svarende til en 720p HD-skærm, i realtid.
Men at lave skærme, der skaber virkelig 3-D, snarere end plant, indhold er beregningsintensivt. Hvis du vil lave et billede på 1.000 gange 1.000 pixel, er det en million point, forklarer Daping Chu fra Center for Avanceret Fotonik og Elektronik ved University of Cambridge. Hvis du vil have et 3-D-billede med samme opløsning, er [det vil sige] en milliard point. I princippet er det samme problem. Men i virkeligheden ... har du ikke nok hardwarekapacitet.
For nu skubber Daqri allerede op mod grænserne for tilgængelig processorkraft med sine to-plans enheder. Men efterhånden som regnekraften øges, er virksomheden optimistisk om, at det snart vil være muligt at vise 3D-billeder i realtid.