저렴한 정밀성: 두 레이저를 활용한 혁신적 고해상도 3D 프린팅 구조물 제작 방법

Seoul연구진은 두 개의 레이저를 사용하는 새로운 3D 프린팅 기법을 개발했습니다. 이 새로운 방법은 더욱 정밀하고 저렴한 인쇄가 가능하게 해줍니다. 이전의 방법인 이광자중합(2PP)은 정밀하긴 했지만, 고가의 펨토초 레이저를 사용해야 했기 때문에 비용이 많이 들었습니다.

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새로운 기술의 주요 장점:

• 인쇄 비용 절감
• 인쇄 속도 향상
• 정밀도 개선
• 기존 펨토초 레이저 3D 인쇄 시스템 활용

퍼듀 대학교의 쉬안판 쉬 교수가 이끄는 연구팀은 두 종류의 레이저를 함께 사용하여 비용을 절감하는 방법을 발견했습니다. 연구팀은 가시광선을 방출하는 저렴한 레이저와 적외선 펄스를 방출하는 펨토초 레이저를 사용했습니다. 이 조합은 펨토초 레이저의 전력 요구량을 줄이는 데 도움이 됩니다.

연구자들은 그들의 연구 결과를 Optica Publishing Group의 Optics Express에 발표했다. 그들은 두 개의 레이저를 사용할 경우 펨토초 레이저의 전력을 최대 50%까지 줄일 수 있다는 것을 발견했다. 이 새로운 방법은 532 nm 레이저로의 단일 광자 흡수와 800 nm 레이저로의 이중 광자 흡수를 이용한다.

쉬우는 2PP 기술이 빛을 사용하여 감광성 물질을 3D로 경화시키는 방법이라고 설명했습니다. 기존의 인쇄 방식에서는 매우 빠른 레이저가 화학 반응을 시작했지만, 새 방법에서는 이 단계에 더 저렴한 레이저를 사용합니다.

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연구진은 빛에 의해 유발되는 화학 반응을 이해하고 두 개의 레이저를 조절하기 위한 새로운 수학적 방법을 개발했습니다. 이 방법을 통해 인쇄 품질에 영향을 주지 않으면서 매우 빠른 레이저의 출력 조정이 가능해졌습니다.

조정을 마친 후, 그들은 다양한 2D 및 3D 구조물을 출력하기 위해 레이저의 출력을 줄였습니다. 그 결과, 정교한 나무 쌓기 구조물, 작은 구형의 구조물, 비틀린 모양, 그리고 세 개의 고리가 있는 매듭을 만들었습니다.

고해상도 3D 프린팅은 여러 분야에서 중요하다고 쉬는 언급했다. 이는 3D 전자제품, 의학용 초소형 로봇, 그리고 조직 성장에 필요한 구조물을 만드는 데 사용된다. 이들의 새로운 방법은 많은 기존의 펨토초 레이저 3D 프린터에 적용할 수 있다.

팀의 실험 결과는 고무적입니다. 그들은 2차원 구조에서는 최대 80%, 3차원 구조에서는 약 50%까지 초펨토초 레이저의 전력 소모를 줄였습니다. 이러한 개선은 제조 공정에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

Xu는 이 연구가 소비자 전자 제품과 의료 기기 개발에 영향을 미칠 수 있다고 언급했습니다. 팀은 현재 인쇄 과정을 더 빠르고 저렴하게 만드는 작업을 진행 중입니다. 이 새로운 방법은 3D 프린팅을 혁신하여 정밀 제조를 더 널리 이용 가능하고 경제적으로 만들 수 있습니다.