Вчені знайшли спосіб прискорити 3D-друк в 100 разів

Замість звичайного способу 3D-друку складних об’єктів шар за шаром за допомогою пластикових ниток, вчені з Мічиганського університету пропонують використовувати інший метод, який дозволяє не тільки істотно підвищити швидкість самої печатки, але і збільшити довговічність створюваного об’єкта разом з його зносостійкість. Робота, що описує їх винахід, опублікована журналом Science Advances. Прес-реліз проекту опублікований на сайті університету.

Технології 3D-друку здатні надавати неоціненну допомогу при відносно невеликих обсягах виробництва, наприклад, там, де потрібно створення не більше 10 000 ідентичних предметів. У цьому випадку 3D-друк дозволяє економити на ливарних формах, вартість яких може становити десятки тисяч доларів. На жаль, найпоширеніша на сьогоднішній день форма 3D-друку, коли об’єкт створюється пошарово, не здатна впоратися з поставленою метою за стандартний виробничий термін у два тижні.

«При використанні традиційних підходів 3D-друку це просто неможливо, якщо у вас немає сотень таких машин», — коментує керівник дослідження Тімоті Скотт, професор інженерії Мічиганського університету, який разом з колегою Марком Бернсом представив новий підхід до 3D-друку.

Новий метод, запропонований вченими, включає в себе затвердіння рідкої смоли з допомогою двох спрямованих джерел світла. Використання цих джерел світла дозволяє контролювати, де смола твердне, а де – залишається рідкою. Такий підхід дає можливість зміцнити смолу у більш складних моделях. Наприклад, при використанні нового методу, дослідники створили тривимірний барельєф за один раз, а не серією одновимірних ліній або двовимірних перетинів. В якості інших прикладів інженери з Мічиганського університету надрукували таким чином ґрати, іграшкову човен і фігуру у вигляді літери М.

«Це один з по-справжньому перших повноцінних 3D-принтерів», — заявляє Бернс.

Автори розробки уточнюють, що один з джерел світла необхідний для початку реакції твердіння, а інший використовується для її зупинки, що дозволяє точно контролювати друк як у часі, так і в просторі. У нового методу проте є недоліки: смола має тенденцію тверднути у вікні, через яке проходить світло, зупиняючи друк, як тільки вона починається. У той же час, при створенні відносно великій області, де не відбувається затвердіння, більш товсті шари смоли — припустимо, з домішкою порошкових добавок — його можна використовувати для виробництва більш довговічних об’єктів. Цей метод порівняно із звичайною печаткою з допомогою ниток, також дозволяє створювати більш конструктивно надійні предмети, оскільки об’єкти, надруковані традиційним способом, як правило мають слабкі місця на кордонах стику між шарами.

Читайте також  Розшифрована структура ключового фрагмента ВІЛ, який може стати основою для створення вакцини

Приклади об’єктів, створених Скоттом і Бернсом з допомогою нового методу 3D-друку:

«За допомогою цього методу можна створювати істотно більш міцні і зносостійкі матеріали», — додає Скотт.

Ключем до успіху стала хімія смоли. У звичайних системах відбувається тільки одна реакція: фотоактиватор робить смолу твердої скрізь, де світить світло. У системі, розробленої Скоттом і Бернсом, крім фотоактіватора використовується ще й фотоингибитор, який реагує на іншу довжину хвилі світла. Замість звичайного контролю затвердіння у двомірній площині, як це зазвичай відбувається при використанні сучасних методів друку, мічиганська команда може застосовувати два види світла для затвердіння смоли практично в будь тривимірній площині поруч з вікном.

Університет вже подав три заявки на отримання патентів, щоб захистити безліч винахідницьких аспектів, запропонованих в новому підході. Сам Тімоті Скотт вирішив відкрити власний стартап.

Майбутнє домашнього 3D-друку

Незважаючи на те, що технології 3D-друку існують на ринку вже кілька років, масовими вони поки що так і не стали, хоча світ змінити обіцяли. Користь від подібних технологій вже очевидна в медицині і промисловості, однак масова домашня 3D-друк все ще здається далекою перспективою.

На думку Михайла Корольова, нашого експерта в області 3D-друку, одна з основних проблем пов’язана з відсутністю бібліотек з широким вибором можливих 3D-моделей. Навіть у найвідоміших бібліотеках багато контенту низької якості. Моделі часто не оптимізовані під можливості принтерів і можуть містити велику кількість помилок. При цьому, далеко не всі володіють навичками, що дозволяють самостійно створювати потрібні 3D-моделі.

Інше питання полягає у швидкості самої печатки. На створення однієї речі може йти десятки годин. Розробки, подібні представленої фахівцями Мічиганського університету, спрямовані, в тому числі і на вирішення цієї проблеми.

Читайте також  Китайський луноход готується до посадки на зворотному боці Місяця

У той же час домашні інструменти для адитивного виробництва, при належному рівні споживчої спрямованості, можуть стати незамінним інструментом для створення та відновлення зламаних побутових речей. Втратив або зламав кришку телевізійного пульта – скачав з Інтернету потрібну модель і роздрукував її на своєму домашньому принтері. Зручно же. Через кілька років дійсно будь-який бажаючий зможе роздрукувати у себе вдома будь-яку потрібну річ: будь-яку запчастину для побутової техніки, меблі, деталь для машини. Поки ж все це бачиться виключно сферою для ентузіастів, але сфера поступово розвивається, що не може не радувати.

Степан Лютий

Обожнюю технології в сучасному світі. Хоча частенько і замислююся над тим, як далеко вони нас заведуть. Не те, щоб я прям і знаюся на ядрах, пікселях, коллайдерах і інших парсеках. Просто приходжу в захват від того, що може в творчому пориві вигадати людський розум.

You may also like...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *