211service.com
Deze supersnelle 3D-printer wordt aangedreven door hologrammen
Een felgroene laser flitst aan en schijnt in een petrischaal vol slijm. Vanuit het niets duikt de vorm van een paperclip op - eerst spookachtig, dan stevig. Vijf seconden later is de clip eruit gevist, opgeruimd en klaar voor gebruik.
Het basisprincipe hier is een gevestigde 3D-printtechniek die lasers gebruikt om een door licht geactiveerd monomeer uit te harden tot vast plastic. Maar in tegenstelling tot andere benaderingen, die een laser heen en weer scannen om vormen één laag tegelijk te creëren, doet dit systeem het allemaal tegelijk met behulp van een 3D-lichtveld, met andere woorden, een hologram. Het zou 3D-printen veel sneller kunnen maken.
Het hart van het apparaat dat de paperclip bedrukt, is een holografische chip die is ontwikkeld door Daqri , een startup die augmented-reality-apparaten ontwerpt en bouwt vanuit laboratoria in San Francisco en in Milton Keynes, VK. Het bedrijf maakt slimme brillen vergelijkbaar met Microsoft's HoloLens en head-up displays voor auto's; deze laatste zijn gemonteerd op meer dan 150.000 voertuigen van Jaguar Land Rover.
Het voordeel van Daqri's chip, zegt het bedrijf, is dat het hologrammen kan maken zonder de noodzaak van complexe optica. Op een siliciumwafel wordt een klein raster van afstembare kristallen gebruikt om de grootte en tijdvertraging, of fase, te regelen van gereflecteerd licht dat door een laser op het oppervlak van de chip schijnt. Software past de kristallen aan om interferentiepatronen in het licht te creëren, wat resulteert in een driedimensionaal lichtveld.
In experimenten heeft het team de chip gebruikt om vaste objecten te maken door hologrammen te projecteren in containers met verschillende door licht geactiveerde monomeren. Het kan momenteel kleine objecten, zoals een paperclip, maken in ongeveer vijf seconden - een proces dat een normale 3D-printer enkele minuten kan duren.
Seamus Blackley, hoofdwetenschapper van Daqri, zegt dat omdat de hele vorm in één keer wordt gemaakt, het resulterende product geen zwakheden vertoont die worden veroorzaakt door de korrel die ontstaat wanneer een object wordt 3D-geprint door een laser heen en weer te scannen . Ondersteunende structuren die nodig zijn bij het laag voor laag bouwen van objecten zijn ook niet nodig, zegt hij, en grotere objecten zouden ongeveer evenveel tijd nodig hebben om af te drukken als kleinere.
Er zijn enkele beperkingen. De huidige hardware creëert alleen ondiepe vormen, zoals bijvoorbeeld de paperclip in de video. Maar de diepte zou moeten toenemen met de grootte van de holografische chip die wordt gebruikt, en het bedrijf is van plan het apparaat dienovereenkomstig op te schalen.
Dávid Lakatos, hoofd product bij het 3D-printbedrijf Formlabs , zegt dat warmte ook een probleem kan zijn. Polymerisatie is een exotherm proces, zegt hij, verwijzend naar het proces waarbij de door licht geactiveerde vloeistof uithardt tot een vaste stof. Iets sneller printen betekent dat er veel energie uit de reactie komt die vrijkomt. Daardoor kunnen delen van een groter object smelten.
Desalniettemin heeft de chip van Daqri ook andere interessante toepassingen. Hoewel het bedrijf al augmented-reality-apparaten bouwt, is het van plan zijn holografische chip te gebruiken om displays met meerdere informatievlakken te maken. Momenteel heeft het een prototype head-updisplay dat in realtime één beeld op een voorruit en één vele meters vooruit kan weergeven, met een resolutie die gelijk is aan een 720p HD-scherm.
Maar het maken van schermen die echt 3D-inhoud creëren in plaats van vlakke inhoud, is rekenintensief. Als je een afbeelding van 1.000 bij 1.000 pixels wilt maken, is dat een miljoen punten, legt Daping Chu van de Centrum voor geavanceerde fotonica en elektronica aan de Universiteit van Cambridge. Als u een 3D-afbeelding met dezelfde resolutie wilt, is [dat wil zeggen] één miljard punten. In principe is het hetzelfde probleem. Maar in werkelijkheid ... heb je niet genoeg hardwaremogelijkheden.
Voorlopig stoot Daqri met zijn tweevlaksapparaten al tegen de grenzen van de beschikbare verwerkingskracht aan. Maar naarmate de rekenkracht toeneemt, is het bedrijf optimistisch dat het binnenkort mogelijk zal zijn om 3D-beelden in realtime weer te geven.