אני נרגש להיות פה הערב
כדי לחלוק איתכם משהו שעבדנו עליו
במשך יותר משנתיים.
וזה בתחום היצור המוסף.
שידוע גם כהדפסה תלת מימדית.
אתם רואים את העצם הזה פה.
זה נראה די פשוט, אבל זה די מורכב באותו זמן.
זה סט של מבנים גאודזיים ממורכזים
עם חיבורים בין אחד לשני.
בהקשר הזה, זה לא ניתן ליצור על ידי שיטות יצור מסורתיות,
יש לזה סימטריה כזו שאי אפשר לייצר את זה בתבנית הזרקה.
אי אפשר לייצר את זה בחריטה.
זו עבודה למדפסת תלת מימדית,
אבל רוב המדפסות התלת מימדיות ידרשו בין שלוש לעשר שעות כדי לייצר את זה,
ואנחנו עומדים לקחת את הסיכון הלילה כדי לנסות לייצר את זה על הבמה
במהלך הרצאה של 10 דקות.
תאחלו לנו בהצלחה.
עכשיו, הדפסה תלת מימדית היא למעשה הגדרה לא מתאימה.
זה למעשה הדפסה דו מימדית שוב ושוב,
ולמעשה היא משתמשת בטכנולוגיות שמקושרות להדפסה דו מימדית.
חשבו על מדפסות הזרקת דיו בהן אתם מניחים דיו על דף כדי ליצור מכתבים,
ואז אתם עושים את זה שוב ושוב כדי לבנות עצם תלת מימדי.
במיקרו אלקטרוניקה הם משתמשים במשהו
שנקרא ליטוגרפיה כדי לעשות את אותו הדבר,
כדי ליצור טרנזיסטורים ומעגלים משולבים
ולבנות מבנה כמה פעמים.
כל אלה שיטות הדפסה דו מימדיות.
עכשיו, אני כימאי, וגם מדען חומרים,
והממציאים השותפים שלי הם גם מדעני חומרים,
אחד כימאי, אחד פיזיקאי,
והתחלנו להתעניין בהדפסה תלת מימדית.
והרבה פעמים כמו שאתם יודעים, רעיונות חדשים הם קישורים פשוטים
בין אנשים עם נסיונות שונים בקהילות שונות,
וזה הסיפור שלנו.
עכשיו, קיבלנו השראה
מהסצנה של ה T1000 בטרמינטור 2,
וחשבנו, למה שמדפסת תלת מימד לא תוכל לעבוד כך,
שיש לכם אובייקט שיוצא מתוך שלולית
בעצם בזמן אמת
ללא בזבוז בכלל
כדי ליצוא אובייקט נפלא?
אוקיי, ממש כמו בסרט.
והאם נוכל לקבל השראה מהוליווד
ולהעלות דרך לגרום לזה למעשה לעבוד?
וזה היה האתגר שלנו.
והגישה שלנו תהיה, אם נוכל לעשות זאת,
אז נוכל בעיקרון לטפל בשלוש הבעיות שעוצרות הדפסה תלת מימדית
מלהפוך לתהליך יצור.
אחת, הדפסה תלת מימדית לוקחת לתמיד.
יש פטריות שגדלות מהר יותר מהדפסת חלקים תלת מימדיים. (צחוק)
תהליך השכבה אחרי שכבה
מוביל לפגמים בתכונות מכניות,
ואם נוכל לגדול בהתמדה, נוכל להפתר מהפגמים האלה.
ולמעשה, אם נוכל לגדול ממש מהר, נוכל גם להתחיל להשתמש בחומרים
שמתקנים את עצמם, ויוכלו להיות לכם תכונות מדהימות.
אז אם נוכל להצליח בזה, לחקות את הוליווד,
נוכל למעשה להצליח בהדפסה תלת מימדית.
הגישה שלנו היא להשתמש בידע סטנדרטי
בכימיה פולימרית
כדי לרתום אור וחמצן כדי לגדל חלקים באופן רציף.
אור וחמצן עובדים בדרכים שונות.
אור יכול לקחת שרף ולהפוך אותו למוצק.
יכול להפוך נוזל למוצק.
חמצן יכול לעכב את התהליך הזה.
אז אור וחמצן הם ניגודים קוטביים אחד של השני
מנקודת מבט כימיקלית,
ואם נוכל לשלוט מרחבית באור ובחמצן,
נוכל לשלוט בתהליך הזה.
ואנחנו מתייחסים לזה כ CLIP, [יצור מתמשך בממשק נוזלי.]
יש לו שלושה חלקים פונקציונליים.
אחד, יש לו מאגר שמחזיק את השלולית,
ממש כמו ה T1000.
בתחתית המאגר יש חלון מיוחד.
אני אחזור לזה.
בנוסף, יש לו במה שתורד אל תוך המאגר
ותמשוך את העצם מתוך הנוזל.
החלק השלישי הוא מערכת אור דיגיטלית
מתחת למאגר,
שמאירה אור בתחום האולטרה סגול.
עכשיו, המפתח הוא שהחלון הזה בתחתית המאגר,
הוא מורכב, זה חלון מאוד מיוחד.
הוא לא רק שקוף לאור, הוא גם חדיר לחמצן.
יש לו תכונות כמו עדשת מגע.
אז אנחנו יכולים לראות איך התהליך עובד.
אתם יכולים להתחיל לראות שכשאתם מורידים את הבמה פה,
בתהליך המקורי, עם חלון אטום לחמצן,
אתם יוצרים דוגמה דו מימדית
ואתם מדביקים את זה לחלון עם חלון מסורתי,
וכך כדי להניח את השכבה הבאה, אתם חייבים להפריד אותה,
להניח שרף חדש, ולמקם מחדש,
ולעשות את התהליך שוב ושוב.
אבל עם החלון המיוחד שלנו,
מה שהיינו מסוגלים לעשות זה, עם חמצן שמגיע דרך התחתית
כשאור פוגע בו,
החמצן הזה מונע את התגובה,
ואנחנו יוצרים אזור מת.
האזור המת הזה הוא בקנה מידה של עשרות מיקרונים,
אז זה שניים או שלושה קטרים של תא דם אדום,
ממש על פני החלון שנשאר נוזלי,
ואנחנו מושכים את העצם למעלה,
וכמו שכתבנו במאמר מדעי,
כשאנחנו משנים את רמות החמצן, אנחנו יכולים לשנות את עובי האזור המת.
אז כך יש לנו מספר משתנים עיקריים שאנחנו שולטים ברמות החמצן,
האור, עוצמת האור, הכמות להתקשות,
הצמיגות, הגאומטריה,
ואנחנו משתמשים בתוכנה מאוד מתוחכמת כדי לשלוט בתהליך.
התוצאה היא די מדהימה.
זה מהיר פי 25 עד 100 ממדפסות תלת מימד מסורתיות,
שזה משנה את כללי המשחק.
בנוסף, כשהיכולת שלנו לספק נוזל לממשק הזה,
אנחנו יכולים להגיע למהירות גדולה פי 1000 אני מאמין,
וזה למעשה פותח את ההזדמנות ליצר הרבה חום,
וכמהנדס כימי, אני מאוד מתרגש ממעבר חום
והרעיון שאולי יום אחד יהיו לנו מדפסות תלת מימד מקוררות מים,
מפני שהן עובדות כל כך מהר.
בנוסף, בגלל שאנחנו מגדלים דברים, אנחנו נפתרים מהשכבות,
והחלקים הם מונוליטיים.
אתם לא רואים את מבנה פני השטח.
יש לכם פני שטח חלקים מולקולרית.
והתכונות המכניות של רוב החלקים שעשויים במדפסת תלת מימד
ידועים לשמצה שיש להם תכונות שתלויות בכיוון
בהם הדפסתם אותם, בגלל המבנה דמוי השכבות.
אבל כשאתם מגדלים עצם כך,
התכונות לא משתנות עם כיוון ההדפסה.
אלה נראים כמו חלקים מוזרקים,
שזה מאוד שונה מיצור תלת מימדי מסורתי.
בנוסף, אנחנו מסוגלים לזרוק
את כל ספר הלימוד על כימיית פולימרים על זה,
ואנחנו מסוגלים לעצב כימיות שיכולות לתת להעלות את התכונות
שאתם באמת רוצים במודל תלת מימדי.
(מחיאות כפיים)
הנה זה, זה נפלא.
אתם תמיד לוקחים סיכון שמשהו כמו זה לא יעבוד על הבמה, נכון?
אבל יכולים להיות לנו חומרים עם תכונות מכאניות מעולות.
בפעם הראשונה, יש לנו אלסטומרים
שיש להם אלסטיות גבוהה או שיכוך גבוה.
חשבו על שליטה ברטט או נעלי התעמלות מעולים, לדוגמה.
אנחנו יכולים ליצור חומרים שיש להם חוזק עצום,
יחס כוח למשקל גבוה, באמת חומרים חזקים,
אלסטומרים באמת מעולים,
אז אזרוק את זה לקהל שם.
אז תכונות חומרים מעולות.
וכך ההזדמנות עכשיו, אם תוכלו למעשה לייצר חלק
שיש לו תכונות של חלק סופי,
ואתם עושים אתה במהירות שמשנה כללי משחק,
אתם יכולים למעשה להפוך את היצור.
כרגע, ביצור מה שקורה זה,
התהליך הלכאורה דיגיטלי ביצור דיגיטלי,
אנחנו עוברים משרטוט CAD, עיצוב, לאב טיפוס ליצור.
פעמים רבות, התהליך הדיגיטלי נשבר באב הטיפוס,
מפני שאתם לא יכולים לעבור כל הדרך ליצור
מפני שלרוב החלקים אין את התכונות להיות מוצר סופי.
אנחנו יודעים עכשיו לחבר את התהליך הדיגיטלי
כל הדרך מעיצוב לאב טיפוס ליצור
וההזדמנות הזו באמת פותחת כל מיני סוגים של דברים,
ממכוניות חסכוניות יותר שמתעסקות עם תכונות שבכה מעולות
עם יחס כוח למשקל גבוה,
להבי טורבינה חדשים, כל מיני סוגים של דברים נפלאים.
חשבו על אם נצטרך סטנט במצב חירום,
במקום שהרופא יקח סטנט מהמדף
שהוא בגודל סטנדרטי,
יהיה לו סטנט מתוכנן בשבילכם, לאנטומיה שלכם
עם תכונות כלי הדם שלכם,
מודפס במצב חירום בזמן אמת מהתכונות האלו
כך שהסטנט יוכל להעלם תוך 18 חודשים: באמת משנה חוקי משחק.
או רפואת שיניים דיגיטלית, ובניית הסוגים האלה של מבנים
אפילו בעודכם בכסא רופא השיניים.
והביטו במבנים שהסטודנטים שלי יוצרים
באוניברסיטת צפון קרולינה.
אלה מבנים מדהימים בקנה מידה מיקרוני.
אתם יודעים, העולם באמת טוב בננו יצור.
חוק מור דחף דברים מ 10 מיקרון ומטה.
אנחנו באמת טובים בזה,
אבל זה למעשה מאוד קשה ליצור דברים מ 10 מיקרון ל 1,000 מיקרון,
קנה מידה המזו.
וטכנולוגיות הפחתיות מתעשיית הסיליקון
לא יכולות לעשות את זה ממש טוב.
הם גם לא יכולים לצרוב וואפרים.
אבל התהליך הזה הוא כל כך עדין,
שאנחנו יכולים לגדל את העצמים האלה מהתחתית
בשימוש ביצור מוסף
ולעשות דברים מדהימים בעשרות שניות,
לפתוח טכנולוגיות חיישנים חדשות,
טכנולוגיות העברת תרופות חדשות,
אפיקציות מעבדה על שבב חדשות, באמת דברים משנים כללי משחק.
אז ההזדמנות ליצור חלק בזמן אמת
שיש לו את התכונות של החלק הסופי
באמת פותחת את היצור התלת מימדי,
ובשבילנו, זה מאוד מרגש מפני שזה באמת מקיים
את החיתוך בין חומרה,תוכנה ומדע מולקולרי,
ואני לא יכול לחכות לראות מה מעצבים ומהנדסים מסביב לעולם
יהיו מסוגלים לעשות עם הכלי הנפלא הזה.
תודה שהקשבתם.
(מחיאות כפיים)