فناوری چاپ اشیاء سه بعدی با استفاده از امواج صوتی

به گزارش مجله خبری نگار،این طرح با استفاده از چندین هولوگرام صوتی، میدان‌های فشار ایجاد می‌کند که می‌توان از آن برای چاپ ذرات جامد، دانه‌های ژل و حتی سلول‌های زنده استفاده کرد.

کای ملد، محقق و نویسنده این مطالعه گفت: ما توانستیم با استفاده از امواج فراصوت شکل، ریزذرات را در یک جسم سه بعدی و به یکباره مونتاژ کنیم.

پیر فیشر، استاد دانشگاه هایدلبرگ، افزود: این می‌تواند برای چاپ زیستی بسیار مفید باشد. سلول‌های مورد استفاده در آنجا به ویژه در طول فرآیند به محیط حساس هستند.

با استفاده از مواد کاربردی یا بیولوژیکی، تکنیک‌های تولید افزودنی مانند چاپ سه بعدی امکان ایجاد قطعات پیچیده را فراهم می‌کند.

چاپ سه بعدی سنتی، که در آن یک خط یا لایه از هر ایتم در یک زمان مشخص ساخته می‌شوند، می‌تواند یک روش خسته کننده باشد. با این حال، محققان هایدلبرگ و توبینگن اکنون نشان داده‌اند که چگونه می‌توان یک شکل سه‌بعدی از قطعات کوچک‌تر در یک مرحله ساخت.

شکل سه بعدی هدف (A) مقیاس شده و به یک نمایش وکسل تبدیل می‌شود
(B). تعداد هولوگرام‌های لازم و همچنین موقعیت و جهت گیری آن‌ها نسبت به هدف به عنوان بخشی از فرآیند طراحی انتخاب می‌شود. هر هولوگرام روی یک مبدل اولتراسوند قرار می‌گیرد که یک موج صفحه را با فرکانس ثابت ساطع می‌کند.
(C) روال CGH نقشه‌های فاز بهینه را برای هر هولوگرام پیدا می‌کند.
(D) بازسازی دامنه فشار اولتراسوند که از منابع مبدل-هولوگرام (۱، ۲، و ۳) نشأت می‌گیرد و به حجم ۳ بعدی می‌تابد، نتایج خوبی را نشان می‌دهد، که در اینجا به‌عنوان سطوح هم‌سطح در ۴۰ درصد فشار حداکثر نمایش داده می‌شود.

کشت و بافت سلولی سه بعدی

هر فردی که تا به حال کنسرت رفته باشد و امواج فشار بلندگو را تجربه کرده باشد می‌داند که امواج صوتی نیرو‌ها را بر ماده تحمیل می‌کند.

طول موج‌ها را می‌توان با استفاده از امواج فراصوت با فرکانس بالا که برای گوش انسان قابل شنیدن است به دامنه زیر میلیمتر و قلمرو میکروسکپی سوق داد و برای تأثیرگذاری بر قطعات ساختمانی بسیار کوچک از جمله سلول‌های بیولوژیکی استفاده کرد.

در تحقیقات قبلی، پیر فیشر و همکارانش نحوه ایجاد اولتراسوند را با استفاده از هولوگرام‌های آکوستیک، که صفحات چاپ سه‌بعدی هستند و یک میدان صوتی خاص را کد می‌کنند، نشان دادند.

آن‌ها نشان دادند که مواد ممکن است با استفاده از این میدان‌های صوتی به شکل الگو‌های دو بعدی جمع شوند. دانشمندان با توجه به این موضوع یک مفهوم ساختگی ایجاد کردند.

ملد گفت: ایده مهم استفاده از هولوگرام‌های صوتی متعدد با هم و تشکیل یک میدان ترکیبی بود که بتواند ذرات را بگیرد.

هاینر کرمر که این الگوریتم را برای بهینه سازی فیلد‌های هولوگرام نوشته است، افزود: دیجیتالی کردن یک شی سه بعدی کامل در زمینه‌های هولوگرام اولتراسوند از نظر محاسباتی بسیار سخت است و ما را ملزم می‌کند تا یک روال محاسباتی جدید ارائه دهیم.

محققان ادعا می‌کنند که رویکرد آن‌ها یک پایه بالقوه برای توسعه کشت و بافت سلولی سه بعدی است.