पाठ 8.10आकार देनाअध्याय 8 · एडिटिव मैन्युफ़ैक्चरिंग

वॉल्यूमेट्रिक प्रिंटिंग (CAL)

हर कोण से आती रोशनी घूमती शीशी के रेज़िन को एक साथ क्योर करती है (वॉल्यूमेट्रिक प्रिंटिंग)

वॉल्यूमेट्रिक प्रिंटिंग तरल रेज़िन की शीशी के भीतर पूरी वस्तु एक साथ बनाती है, बिना किसी परत के। कंप्यूटेड एक्सियल लिथोग्राफ़ी (CAL) में शीशी घूमती है जबकि प्रोजेक्टर उसमें से बदलते प्रकाश पैटर्न चमकाता है, मानो CT स्कैन उलटा चलाया जा रहा हो। छोटी वस्तु एक-दो मिनट में उभर आती है।

कंप्यूटेड एक्सियल लिथोग्राफ़ी · बग़ल और ऊपर से दृश्य, 5 चरणबाएँ: सेटअप बग़ल से। दाएँ: शीशी ऊपर से, प्रकाश की अनेक दिशाओं में से तीन के साथ। घेरे में लिखे नंबर नीचे दिए चरणों से मेल खाते हैं।

यह कैसे काम करती है

पैटर्न की गणना करें। सॉफ़्टवेयर 3D मॉडल को सैकड़ों 2D प्रकाश-चित्रों में बदलता है, हर देखने के कोण के लिए एक, कुछ वैसे ही जैसे CT स्कैनर उलटा काम करता है।
शीशी को घुमाएँ। गाढ़े, प्रकाश-संवेदी रेज़िन की पारदर्शी शीशी घूमते स्टेज पर लगातार घूमती है।
प्रोजेक्ट करें। प्रोजेक्टर शीशी के मौजूदा कोण से मेल खाता चित्र दिखाता है, इसलिए हर कोण का अपना पैटर्न होता है।
डोज़ को जुड़ने दें। रेज़िन का हर बिंदु हर कोण से रोशनी जमा करता है। केवल वस्तु के भीतर के बिंदु थ्रेशोल्ड (रेज़िन को जमाने वाली न्यूनतम प्रकाश मात्रा) पार करते हैं और ठोस हो जाते हैं।
निथारें, धोएँ और क्योर करें। लगभग 30 सेकंड से कुछ मिनट बाद तरल रेज़िन उँडेल दिया जाता है। वस्तु को धोया जाता है और अंतिम UV क्योर दिया जाता है।

मुख्य तथ्य

सामग्री: पारदर्शी, गाढ़े फ़ोटोपॉलिमर रेज़िन (ऐक्रिलेट), जीवित कोशिकाएँ ले जा सकने वाले हाइड्रोजेल, और काँच के कणों से भरे रेज़िन जिन्हें बाद में तपाकर काँच बनाया जाता है
आम पार्ट: छोटे शोध पुर्ज़े: लेंस और ऑप्टिक्स, काँच के माइक्रोफ़्लुइडिक चिप, कोमल ऊतक स्कैफ़ोल्ड, किसी मौजूदा इन्सर्ट के चारों ओर छापी वस्तुएँ
पार्ट का आकार: कुछ मिलीमीटर से कुछ सेंटीमीटर तक, शीशी से सीमित
सटीकता: पहले प्रिंटरों में लगभग 0.3 mm तक की विशेषताएँ; शोध प्रणालियाँ दसियों माइक्रोमीटर तक पहुँचती हैं
सतह की फ़िनिश: बहुत चिकनी, बिना परत-रेखाओं के
किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त: एक-एक पुर्ज़े और शोध नमूने
टूलिंग और मशीन की लागत: कोई टूलिंग नहीं। ज़्यादातर प्रोजेक्टर और रोटेशन स्टेज के गिर्द बने प्रयोगशाला सेटअप; अभी बहुत कम व्यावसायिक मशीनें हैं
गति: सेंटीमीटर आकार की वस्तु के लिए कुछ सेकंड से कुछ मिनट

ताक़तें और सीमाएँ

खूबियाँ

कोई परत नहीं: चिकनी सतहें और परतों की कोई कमज़ोर सीमा नहीं
छोटे पुर्ज़ों के लिए बहुत तेज़
सपोर्ट नहीं चाहिए, क्योंकि गाढ़ा रेज़िन पुर्ज़े को जगह पर थामे रखता है
किसी मौजूदा वस्तु, जैसे धातु की छड़, के चारों ओर छाप सकती है

सीमाएँ

केवल छोटी वस्तुएँ, ज़्यादा से ज़्यादा कुछ सेंटीमीटर
रेज़िन पारदर्शी और गाढ़ा होना चाहिए, इसलिए कम सामग्रियाँ चलती हैं
प्रकाश का बिखराव और डोज़ की त्रुटियाँ महीन विवरण को धुँधला कर देती हैं
अब भी ज़्यादातर शोध की तकनीक

कहाँ इस्तेमाल होती है

शोध लैबनए रेज़िन, ऑप्टिक्स और प्रिंटिंग विधियों का परीक्षण
बायोमेडिकलऊतक अनुसंधान के लिए जीवित कोशिकाओं वाले कोमल हाइड्रोजेल स्कैफ़ोल्ड
ऑप्टिक्सछोटे लेंस और लाइट गाइड
माइक्रोफ़्लुइडिक्सनन्हे भीतरी चैनलों वाली काँच की चिप

इसे कैसे पहचानें

छोटी, पूरी तरह चिकनी रेज़िन वस्तुएँ, वक्रों पर बिना सीढ़ियों के।
कहीं सपोर्ट के निशान नहीं, ओवरहैंग के नीचे भी नहीं।
कभी-कभी किसी इन्सर्ट के चारों ओर जुड़ी वस्तु, जैसे धातु की छड़ पर छापा हैंडल।

तुलना करें

स्टीरियोलिथोग्राफ़ी8.2यह भी प्रकाश से रेज़िन कठोर करती है, पर एक-एक पतली परत करके; CAL पूरे आयतन को एक साथ क्योर करती है।टू-फ़ोटॉन पॉलिमराइज़ेशन13.8यह भी आयतन के भीतर क्योर करती है, पर फ़ोकस किए लेज़र से बिंदु-दर-बिंदु, माइक्रोमीटर पैमाने पर।

देखें

Seeker · बर्कले वॉल्यूमेट्रिक प्रिंटर की शुरुआती लोगों के लिए व्याख्या

The Action Lab · रेज़िन के भीतर वस्तु के उभरने का हाथों-हाथ डेमो

KPIX | CBS NEWS BAY AREA · इसे बनाने वाले शोधकर्ताओं के साथ प्रयोगशाला की असली फ़ुटेज

Berkeley Sensor & Actuator Center · CAL कैसे काम करती है, इस पर शोध-वार्ता, माइक्रोग्रैविटी में प्रिंटिंग सहित

असली तस्वीरें देखें

Wikipedia: Computed axial lithography — सिद्धांत और उसका इतिहास; कम चित्र
Wikimedia Commons फ़ोटो खोज

याद रखें

वॉल्यूमेट्रिक प्रिंटिंग पूरी वस्तु को एक साथ कठोर करती है, बिना परतों के।
CAL रेज़िन को घुमाती है और हर कोण से रोशन करती है; जहाँ पर्याप्त प्रकाश जुड़ जाता है, वहीं वह ठोस होता है।
यह तेज़ और चिकनी है, पर अब भी छोटे पैमाने की है और ज़्यादातर शोध प्रयोगशालाओं में है।