Paso 1
La animación muestra el 3D económico. Cada tornillo M5 baja girando sobre su tuerca T y cada M3 entra al motor. Las calibraciones mueven la máquina de verdad: mirá la consola G-code en la pestaña Operación y la cámara del microscopio.
Qué es el almacenamiento 5D
Un láser de pulsos ultracortos (femtosegundos) enfocado dentro de sílice fundida crea una nanorrejilla birrefringente en el foco. Cada voxel guarda información en 5 dimensiones: su posición X, Y, Z más la orientación del eje lento θ (la da la polarización del láser) y la retardancia δ (la da la energía del pulso).
Cómo escribe esta máquina
- La mesa X-Y mueve el cubo; el eje Z sube y baja el cabezal para elegir la capa.
- λ/2 n.º 1 + cubo PBS: atenuador variable → energía del pulso → δ (2 niveles).
- λ/2 n.º 2: gira la polarización → θ (0°, 45°, 90°, 135°).
- Periscopio de 3 espejos → dicroico (deja pasar el IR) → objetivo 20× de larga distancia de trabajo → foco dentro del vidrio.
- Se graba la capa más profunda primero, para que el haz no atraviese voxels ya escritos.
Cómo lee y valida
Luz de fondo con polarizador circular debajo del cubo y un analizador giratorio delante de la cámara. Por cada mosaico se toman 4 fotos (0°, 45°, 90°, 135°) y por voxel se calcula:
θ = ½·atan2(I45 − I135, I0 − I90)
δ ∝ √((I0 − I90)² + (I45 − I135)²)
El dicroico manda la luz visible a la cámara, por el mismo objetivo con el que se graba (cámara coaxial): no hace falta calibrar distancias entre láser y cámara.
Números de esta configuración
| Resolución mecánica | NEMA 17 200 pasos × 16 µpasos, T8 paso 2 mm → 0,625 µm/µpaso (repetibilidad real ~10–20 µm con tuerca anti-backlash) |
| Voxel realista DIY | paso lateral 10–20 µm, entre capas 40–60 µm |
| Capacidad (cubo 20 mm) | ~1.300 × 1.300 voxels × ~100 capas × 3 bits ≈ 60 MB (estimación optimista) |
| Velocidad | limitada por la mesa: ~20–50 voxels/s ≈ 10–20 bytes/s. Para escalar: escáner galvanométrico o modulador espacial (SLM) que escriba miles de voxels por pulso. |
| Escala de la vista | voxels dibujados ~180× más grandes y separados de lo real, para que se vean. |
5D real vs 3D económico
La nanorrejilla solo se forma con pulsos de femtosegundos (por debajo de ~1 ps). Con un láser de nanosegundos (como el de los souvenirs de cristal 3D) se hacen microfracturas: sirven como bit sí/no (3D), sin θ ni δ.
| 5D real | 3D económico |
| Láser | femtosegundos 1030 nm, de mesa, con chiller de agua | fibra pulsada 1064 nm, enfriado por aire |
| Camino del haz | periscopio de 3 espejos en monturas → cabezal | fibra flexible: el aislador va atornillado al cabezal |
| Energía y orientación | 2 λ/2 motorizadas + cubo PBS + beam dump | la fuente regula la potencia por DB25 |
| Lectura | polarización: fondo polarizado + analizador giratorio, 4 fotos por zona | campo claro: 1 foto por zona |
| Medio | cubo de sílice fundida 20 mm (a medida) | cubo K9 50 mm (de catálogo) |
| Bits por voxel | 3 | 1, 2 o 3 según la codificación (mismo hardware) |
| Durabilidad | nanorrejillas estables a ~1000 °C | microfisuras: menos densidad, más ruido |
Más bits en el 3D económico (sin cambiar hardware)
- 2 bits · posición: cada celda lleva siempre una marca, corrida a la derecha, abajo, a la izquierda o arriba. La mesa la ubica con pasos de 0,6 µm y la cámara mide su centroide con precisión de fracción de píxel, así que es lo más confiable. Como siempre hay marca, también sirve de referencia para alinear la lectura.
- 3 bits · posición + tamaño: además, dos energías de pulso (por el DB25) dan marcas chicas o grandes. Se leen con el anillo LED de costado en campo oscuro, donde las grandes brillan más. Las microfisuras de ns son irregulares, así que este bit falla antes con ruido: conviene corrección de errores (Reed-Solomon).
- Para validar sin comprar el láser: grabar una grilla de prueba con las 4 posiciones y 2 energías en un local de grabado de cristal 3D, fotografiarla con el microscopio y medir la tasa de error.
Con Comparar diseños en la barra de arriba se ve en rojo fantasma lo del otro diseño y en verde lo que solo tiene el actual.
Seguridad
Láser clase 4: puede causar ceguera permanente por reflejo, incluso en IR invisible. Usá siempre los lentes OD5+ para la longitud de onda del láser, el cerramiento y el pulsador de emergencia. No se trabaja con el cerramiento abierto.
Controles
- Arrastrar: orbitar · rueda: zoom · clic derecho: desplazar.
- Clic en una pieza: seleccionar · doble clic: enfocar · I: aislar · F: enfocar · Esc: salir.