3D-печать обычно включает в себя нанесение слоев расплавленного пластика, лазерное плавление порошкообразного металла или использование ультрафиолетового света для затвердевания желатиновой смолы. Однако новая техника использует другой подход - звуковые волны.
Технология, разработанная группой ученых из канадского университета Конкордия, известна как прямая звуковая печать (DSP).
В текущей версии этой методики преобразователь используется для отправки сфокусированных импульсов ультразвука через стенки камеры в жидкую полидиметилсилоксановую (ПДМС) смолу, содержащуюся внутри. При этом создаются ультразвуковые поля, которые заставляют быстро колеблющиеся микроскопические пузырьки временно формироваться в определенных точках смолы.
По мере того как эти пузырьки колеблются, температура внутри них повышается примерно до 15 000 градусов Кельвина (14 727 ºC или 26 540 ºF), а давление внутри них поднимается до более чем 1 000 бар (14 504 psi). Хотя это резкое повышение температуры и давления длится всего лишь пикосекунды (триллионные доли секунды), оно вызывает застывание смолы именно в том месте, где находился пузырь.
Таким образом, постепенно перемещая датчик по заданному пути, можно создать сложный трехмерный объект - по одному крошечному пикселю за раз. Наряду со способностью создавать очень маленькие, детализированные объекты, DSP также позволяет неинвазивно печатать структуры внутри других структур, имеющих непрозрачные поверхности.
Например, используя эту технологию, авиамеханики могли бы печатать на 3D-принтере ремонтные работы на внутренних компонентах, не открывая фюзеляж самолета. Возможно даже, что имплантаты можно будет печатать в 3D-формате в теле пациента без необходимости хирургического вмешательства.
Помимо смолы PDMS, ученые также успешно использовали DSP для печати объектов из керамического материала. Теперь они планируют экспериментировать с полимерно-металлическими композитами, а затем с чистым металлом.
"Ультразвуковые частоты уже используются в деструктивных процедурах, таких как лазерная абляция тканей и опухолей", - говорит профессор Мутукумаран Пакирисами, возглавлявший исследование вместе с доктором Мохсеном Хабиби и аспирантом Шервином Форофи. "Мы хотели использовать их для создания чего-то".
Статья об этом исследовании была недавно опубликована в журнале Nature Communications. Техника демонстрируется на видео ниже.
#additive manufacturing #аддитивное производство #3d-печать
