Печать без единого слоя: банка со смолой, проектор и наш открытый слайсер
Привет, Пикабу! Мы с другом студенты и уже несколько месяцев возимся с необычной 3D-печатью. Никаких слоёв, сопла и ванночки с плёнкой: стеклянная банка со смолой крутится перед проектором, а деталь появляется сразу целиком, прямо в толще жидкости. Без единого слоя и без поддержек.
Как это работает
Метод называется CAL — вычислительная осевая литография. Его описали учёные из Беркли в журнале Science в 2019 году. Принцип как у компьютерного томографа, только наоборот: томограф собирает объёмную картинку из снимков с разных сторон, а здесь из «снимков» со всех сторон собирается доза света внутри банки.
Один кадр почти ничего не делает — смола остаётся жидкой. Но там, где сходятся лучи со всех сторон, доза переваливает порог, и смола застывает. Вот как это выглядит на срезе гайки в нашей симуляции:
Почему это сложнее, чем кажется
Кадры нельзя просто «снять» с модели. Свет не бывает отрицательным, поэтому кадры подбирают оптимизацией — иначе вместо детали получится размытое пятно.
Круглая банка — это линза. В воздухе она собирает лучи в кучу, поэтому её ставят в прямоугольную ванну с глицерином, и лучи снова идут прямо.
Обычная смола не подходит. Смолы для LCD-принтеров слишком мутные: луч не пройдёт банку в несколько сантиметров.
Что мы сделали
Чтобы считать эти кадры, мы пишем SpinSlicer — бесплатный слайсер с открытым кодом для Windows и Linux. Загружаешь STL, жмёшь «Свет», и он считает 360 кадров на оборот. В расчёте учтены преломление в стекле, поглощение света в смоле и даже поворот банки за время показа одного кадра.
Самое приятное — виртуальная печать: ещё до печати видно, что затвердеет как надо (бежевое), где будет лишняя смола (красное) и где не хватит света (синее).
Мы сравнили наш расчёт с алгоритмом из научных статей: на тестовых моделях вышло точнее и в 15–19 раз быстрее, на обычном процессоре, без видеокарты.
Честно: всё это пока симуляция. Живой печати по нашим кадрам ещё не было — стенд собираем.
Кого ищем
Если у вас есть установка для объёмной печати, опыт с фотополимерами или просто чешутся руки собрать что-то такое — пишите в комментариях. Принтеры не раздаём, но слайсер бесплатный, и с настройкой поможем. Особенно ждём химиков: прозрачная смола для такой печати — главная нерешённая задача.
Код и установщики: github.com/redbluecarrot/SpinSlicer