Метод двухфотонной литографии, который разработали ученые Китайского университета и Ливерморской национальной лаборатории (США), также позволяет снизить ее стоимость на 98%. Сейчас цена за квадратный миллиметр составляет примерно 88 долларов.
Главное отличие технологии заключается в том, что печать происходит слой за слоем, а не точечно, как делают большинство 3D-принтеров, которые используют метод двухфотонной полимеризации (TPP). Этот метод сильно проигрывают новому. Прежде всего, его главная проблема — это низкая скорость печати объектов. Чтобы сконструировать даже сантиметровую деталь, может уйти от нескольких дней до недель. Максимальная скорость не развивается больше 0,1 куб.мм/час. А если попытаться увеличить ее, то есть вероятность, что придется поплатиться за это разрешением. Соответственно, и финальный продукт будет выглядеть и функционировать хуже.
Ученые нашли способ сделать печать быстрее и не потерять в качестве. Для управления лазерным спектром они применили временную фокусировку, когда запрограммированный фемтосекундный световой слой формируется на фокальной поверхности. То есть той, где располагаются фокусы оптической системы при разных наклонах световых пучков, которые проходят сквозь нее.
В результате получается параллельная 3D-печать, а скорость возрастает от тысячи до десяти тысяч раз. Теперь она равна 10-100 куб.мм/час. По сути, это значит, что технология может создавать целую плоскость за то же время, что TPP тратит на одну точку. Благодаря ей удалось и улучшить разрешение — оно повысилось до 140 нм на поперечных осях и до 175 нм на продольных.
Полное название новой технологии — метод двухфотонной литографии с фотосекундной проекцией (FP-TPL).
Из-за того, что сокращается время работы лазера, снижается себестоимость продукции — с 88 долларов за квадратный миллиметр до 1,5 доллара. И растет срок службы устройства — сейчас фемтосекундного лазера хватает на 20 тысяч часов эксплуатации.
Сверхоточную 3D-печать чаще всего использует в производстве биомедицинских и фотонных устройств и в микроробототехнике.
TPP не подходил для создания крупных комплексных структур, однако FP-TPL обошел и это ограничение. Высокая скорость печати позволяет быстро соединять частично полимеризованные элементы, прежде чем они потеряют форму, и разрабатывать таким образом сложные объекты и новые многофункциональные материалы. Например, для печати протезов, деталей и корпуса техники и даже одежды.