Обычный оптоволоконный патчкорд напечатал Benchy размером 0.5 мм

У фотополимерного 3D-принтера обычно есть экран, проектор или лазерная оптика, формирующая целый слой. В PIKA UV Head свет приходит к смоле по совсем другой траектории: срезанный торец одномодового волокна движется над каплей как микроскопическое световое перо. Им уже удалось вырастить Benchy длиной 500 мкм, шириной 258 мкм и высотой 400 мкм — лодочку, которую в нормальном масштабе печатают на каждом настольном принтере для проверки механики.

Световод вместо проектора и объектива

Световод взят практически из телекоммуникационного мира: обычный патчкорд 9/125 мкм переделан из duplex в одиночное волокно. В него вводится свет от недорогого УФ LED-модуля с маркировкой «3W». Сам автор конструкции относится к этой маркировке с недоверием: опубликована схема питания от 5 В через последовательный резистор 56 Ом на 5 Вт, но измерений спектра, мощности на входе волокна и на его торце пока нет. Для самого опыта важна другая вещь: волокно локализует свет у поверхности смолы без объективов, гальвосканера и DLP-матрицы.

Движение головки создаёт PIKA — микромеханическая платформа RepRapMicron. Обычный слайсер PrusaSlicer готовит траекторию, затем скрипт fibre_process.py сжимает координатный масштаб. Положительное движение виртуального экструдера превращается в M7, включающий УФ-источник. Холостые перемещения получают M9 и гасят свет. Так язык FDM-печати, где команда экструзии означает подачу пластика, стал программой для засветки крошечной точки смолы.

Как G-code стал командовать ультрафиолетом

Авторский отчёт приводит первый слой 6 мкм, последующие по 4 мкм, скорость 30 мкм/с и ширину линии 9 мкм. Последняя величина описывает наблюдаемый след, а не подтверждённую точность готовой трёхмерной геометрии. На изготовление Benchy ушло 2 часа 41 минута: при таких масштабах головка рисует медленно, зато вся оптика сводится к LED, коннектору и обнажённому волокну.

У этой световой иглы есть физический противник. Смола отверждается примерно на 100 мкм в глубину, поэтому тонкий след на плоскости оставляет толстый засвеченный объём под ней. Нависающие элементы и мосты расплываются: попытка напечатать мост высотой около 200 мкм показывает именно это ограничение. В качестве следующего хода предложен УФ-поглощающий краситель, который должен съедать свет по мере проникновения в смолу. После каждой печати торец также приходится очищать: полимерная плёнка на волокне быстро превращает будущую деталь в бесформенную засвеченную лужу.

Смола засвечивается глубже, чем хочется

Демонстрация пока остаётся авторским экспериментом, однако сама конструкция меняет привычную картину микропечати. Микронный световой канал можно получить из серийного оптоволокна, а вот трёхмерную резкость задаёт уже сочетание фотохимии, дозы и рассеяния в конкретной смоле. Здесь самое интересное инженерное продолжение лежит в управлении глубиной полимеризации, а не в ещё меньшем шаге координатного стола.