Công nghệ in 3D biến nhựa đục thành vật thể có thể được sử dụng để tạo động mạch nhân tạo

Một nhóm kỹ sư tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Lausanne (EPFL) đã phát triển một phương pháp in 3D sử dụng ánh sáng để tạo ra các vật thể từ nhựa đục trong vài giây. Bước đột phá này có thể có những ứng dụng đầy hứa hẹn trong ngành y sinh, chẳng hạn như sản xuất động mạch nhân tạo. Nghiên cứu gần đây đã được công bố trên tạp chí Khoa học nâng cao.

Quay trở lại năm 2017, các kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Thiết bị Quang tử Ứng dụng (LAPD) của EPFL đã thiết kế một máy in 3D có khả năng tạo ra các vật thể gần như ngay lập tức. Năm năm sau, nhóm nghiên cứu đã cải tiến thiết bị và phương pháp in của họ để sản xuất các vật thể làm từ nhựa đục mà trước đây không thể.

Máy in 3D của EPFL là một trong những máy in nhanh nhất trên thế giới. Hầu hết các máy in 3D hoạt động bằng cách lắng từng lớp vật liệu, một quá trình được gọi là sản xuất phụ gia. Mặt khác, EPFL sử dụng phương pháp thể tích, trong đó nhựa được đổ vào thùng chứa và kéo thành sợi. Các kỹ sư chiếu sáng thùng chứa bằng ánh sáng từ các góc khác nhau, khiến nhựa đông lại khi năng lượng tích tụ trong thùng vượt quá mức cho phép. Đây là một phương pháp rất chính xác có thể tạo ra các vật thể ở độ phân giải tương tự như công nghệ in 3D hiện có.

Phương pháp thể tích này có thể được sử dụng cho các đối tượng có hình dạng gần như bất kỳ. Các kỹ sư chỉ mất 20 giây để tạo ra một bức tượng nhỏ của Yoda từ Chiến tranh giữa các vì sao, so với khoảng 10 phút của quy trình sản xuất truyền thống.

Ánh sáng có thể chữa khỏi nhựa bằng cách tương tác với các hợp chất cảm quang có trong nhựa. Các kỹ sư cho biết phương pháp mới chỉ hoạt động nếu ánh sáng truyền qua nhựa theo đường thẳng mà không bị lệch, điều này không xảy ra đối với các loại nhựa không trong suốt. Để đạt được điều này, họ đã nghĩ ra một giải pháp.

Đầu tiên, họ sử dụng một camera để quan sát quỹ đạo của ánh sáng xuyên qua lớp nhựa, sau đó điều chỉnh các tính toán để bù cho sự biến dạng ánh sáng. Họ cũng lập trình máy in để chạy các phép tính và hiệu chỉnh ánh sáng, điều này đảm bảo rằng máy có đúng lượng năng lượng cần thiết để xử lý nhựa thông. Kết quả là, các kỹ sư đã có thể in các vật thể bằng nhựa đục với độ chính xác gần như tương đương với nhựa trong suốt, một bước đột phá lớn.

Bước tiếp theo, các kỹ sư hy vọng có thể sử dụng phương pháp mới để in nhiều vật liệu cùng lúc và tăng độ phân giải của máy in từ 1/10 milimet lên micromet.