Специалисты Стэнфордского университета создали процесс 3D-печати, который работает в 5-10 раз быстрее, чем самый быстрый принтер высокого разрешения, представленный в настоящее время на рынке. При этом для создания одного объекта можно использовать самые разные типы полимерных смол.Исследователи напечатали модели знаменитых зданий различных государств мира в цветах флага этой страны

Результаты, опубликованные в журнале Science Advances 28 сентября, показывают, что новый процесс намного быстрее, чем самый быстрый метод печати с высоким разрешением, доступный в настоящее время. Кроме того, новая технология позволит исследователям использовать более плотные смолы с лучшими механическими и электрическими характеристиками.

"Новая технология поможет полностью реализовать потенциал 3D-печати", - говорит Джозеф ДеСимоне, профессор трансляционной медицины Санджив Сэм Гамбхир, профессор радиологии и химической инженерии в Стэнфорде и автор-корреспондент статьи.

"Это позволит нам печатать гораздо быстрее, что поможет открыть новую эру цифрового производства, а также позволит изготавливать сложные объекты из множества самых разнообразных материалов за один шаг".

3D printer. serts/iStock

Проект был запущен в 2015 году

Новая конструкция улучшает непрерывное производство жидкого интерфейса, или CLIP, - метод 3D-печати, разработанный ДеСимоне и его коллегами в 2015 году.

В процессе, известном как технология CLIP-печати, поднимающаяся платформа осторожно извлекает объект, который внешне выглядит полностью сформированным, из тонкого резервуара со смолой. Слой кислорода препятствует полимеризации на дне резервуара и создает "мертвую зону", где смола остается в жидком состоянии. Затем под воздействием ультрафиолетового излучения, проходящего через резервуар, смола затвердевает и приобретает необходимую форму.

Секрет скорости CLIP заключается в "мертвой зоне". Как правило, такая система работает следующим образом: жидкая смола, заполняет пространство за твердым изделием по мере увеличения его объема, обеспечивая плавную и непрерывную печать. Однако так происходит не всегда, особенно если смола очень липкая или объект поднимается слишком быстро.

Для того чтобы добавить дополнительную смолу в стратегически важных местах, исследователи установили шприцевые насосы на поднимающуюся платформу с помощью новой методики, получившей название инъекционного CLIP, или iCLIP. 

"Поток смолы в CLIP является очень пассивным процессом - вы просто тянете объект вверх и надеетесь, что всасывание доставит материал в нужную область", - говорит Габриэль Липковиц, доктор философии в области машиностроения в Стэнфорде и ведущий проекта. "С помощью нового метода мы активно впрыскиваем смолу в те области принтера, где она необходима".

С помощью iCLIP можно печатать разными типами смол на разных этапах процесса печати, впрыскивая индивидуально необходимое количество смолы. Для каждой смолы нужен отдельный шприц.

Для тестирования принтера исследователи использовали три отдельных шприца, каждый из которых был наполнен смолой, имеющей свой цвет. Им удалось напечатать модели знаменитых построек различных государств в цветах флага этой страны.

"Возможность создавать объекты из различных материалов и с различными механическими свойствами — это святой грааль 3D-печати", - считает Липковиц. "Области применения варьируются от очень эффективных энергопоглощающих структур до объектов с различными оптическими свойствами и передовых датчиков".

Источники: Journal Science Advances, Journal Interesting Engineering
1. (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq3917)
2. (https://interestingengineering.com/innovation/stanfords-new-3d-printing-tech-10-times-faster)