Para ilmuwan di EPFL dan University of Southern Denmark telah menggunakan proyeksi holografik untuk membawa resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya ke teknik pencetakan 3D berbasis cahaya. Metode ini memungkinkan pembuatan objek skala milimeter dalam hitungan detik menggunakan energi yang jauh lebih sedikit daripada pendekatan sebelumnya.
Sementara printer 3D tradisional bekerja dengan menyetor lapisan material, manufaktur aditif volumetrik tomografi (TVAM) melibatkan cahaya laser yang bersinar pada botol resin yang berputar hingga mengeras di mana akumulasi energi melebihi ambang batas tertentu. Keuntungan dari TVAM adalah bahwa ia dapat menghasilkan objek dalam hitungan detik, dibandingkan dengan sekitar 10 menit untuk pencetakan 3D berbasis lapisan. Tetapi kerugiannya adalah sangat tidak efisien, karena hanya sekitar 1% dari cahaya yang dikodekan mencapai resin untuk menghasilkan bentuk yang diinginkan.
Para peneliti dari Laboratorium Perangkat Fotonik Terapan EPFL, dipimpin oleh Christophe Moser, dan dari University of Southern Denmark Center for Photonics Engineering, dipimpin oleh Jesper Glückstad, telah melaporkan metode TVAM di Komunikasi Alam Itu secara signifikan mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan untuk membuat benda, sementara secara bersamaan meningkatkan resolusi. Teknik ini melibatkan memproyeksikan hologram tiga dimensi bentuk ke botol resin pemintalan. Tidak seperti TVAM tradisional, yang mengkode informasi dalam amplitudo (tinggi) gelombang cahaya yang diproyeksikan, metode holografik memanfaatkan fase, atau posisi mereka.
Perubahan kecil ini memiliki dampak besar. “Semua input piksel berkontribusi pada gambar holografik di semua bidang, yang memberi kita lebih banyak efisiensi cahaya serta resolusi spasial yang lebih baik dalam objek 3D akhir, karena pola yang diproyeksikan dapat dikontrol dalam kedalaman proyeksi,” Moser merangkum.
Dalam karya yang baru -baru ini diterbitkan, Tim mencetak objek 3D kompleks seperti perahu miniatur, bola, silinder, dan karya seni dalam waktu kurang dari 60 detik dengan akurasi yang luar biasa, menggunakan daya optik 25 kali lebih sedikit daripada penelitian sebelumnya.
https://www.youtube.com/watch?v=Kmnp1eylpoa
Penambahan holografik untuk teknologi TVAM menetapkan panggung untuk generasi berikutnya dari sistem manufaktur aditif volumetrik yang efisien, tepat, dan cepat.
Christophe Moser
Meniru struktur biologis yang kompleks
Hologram dihasilkan menggunakan teknik yang disebut holotile, yang ditemukan oleh Glückstad. Holotile melibatkan penumpukan beberapa hologram dari pola proyeksi yang diinginkan, dan menghilangkan gangguan cahaya acak yang disebut noise speckle yang jika tidak akan membuat gambar kasar. Meskipun manufaktur aditif volumetrik holografik telah dilaporkan sebelumnya, pendekatan tim EPFL-SDU gabungan adalah yang pertama menghasilkan objek yang dicetak 3D dengan kesetiaan tinggi, sebagian besar berkat penggunaan holotile.
Mahasiswa EPFL dan penulis utama Maria Isabel Alvarez-Castaño menjelaskan bahwa aspek unik lain dari pendekatan holografik adalah bahwa balok hologram dapat dibuat 'penyembuhan diri', yang berarti mereka dapat menyebar melalui resin tanpa dilemparkan keluar dari partikel kecil. Properti penyembuhan diri ini sangat penting untuk pencetakan 3D dengan bio-resin dan hidrogel yang sarat dengan sel, membuat metode ini cocok untuk aplikasi biomedis.
“Kami tertarik untuk menggunakan pendekatan kami untuk membangun bentuk kompleks 3D dari struktur biologis, memungkinkan kami untuk mencetak bio, misalnya, model jaringan atau organ skala jiwa,” kata Alvarez-Castaño.
Ke depan, tim bertujuan untuk meningkatkan efisiensi metode mereka dua kali lipat. Moser mengatakan bahwa dengan beberapa peningkatan komputasi, tujuan utamanya adalah menggunakan manufaktur aditif volumetrik holografik untuk membuat objek dengan hanya memproyeksikan hologram ke resin, tanpa perlu memutarnya. Ini selanjutnya dapat menyederhanakan manufaktur aditif volumetrik dan meningkatkan potensi proses fabrikasi volume tinggi dan hemat energi. Dia menambahkan bahwa fakta bahwa hologram dapat diberi kode menggunakan peralatan komersial standar menambah kepraktisan pendekatan.
“Penambahan holografik untuk teknologi TVAM mengatur panggung untuk generasi berikutnya dari sistem manufaktur aditif volumetrik yang efisien, tepat, dan cepat,” ia merangkum.
Referensi
Álvarez-Castaño, MI, Madsen, AG, Madrid-Wolff, J. et al. Manufaktur aditif volumetrik tomografi holografik. Nat Commun 16, 1551 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56852-4
