В Техасе изобрели технологию, превращающую одну жидкость и в броню, и в мягкую ткань. Исследователи из Техасского университета в Остине совместно с Sandia National Laboratories разработали метод 3D-печати, где один недорогой материал способен имитировать свойства разных веществ. В рамках одной модели можно создавать участки с различными характеристиками: одни делать твердыми и прозрачными, другие — мягкими и матовыми. Для этого не требуется смешивать различные виды пластика или применять сложные составы. Достаточно одного сырья и точной регулировки света в процессе печати. Новая технология получила название CRAFT.
Базой для новой технологии служит обычная жидкая смола под названием cyclooctene. В обычных условиях это ничем не примечательный пластик без особых характеристик. Однако ученые обнаружили, что в процессе затвердевания можно влиять на то, как молекулы выстраиваются в структуру материала. Вместо изменения состава смолы они решили регулировать интенсивность света, подаваемого через 3D-принтер. Печать происходит с использованием полутоновых изображений: на участках с более ярким светом структура формируется одним образом, а с более слабым — совершенно иначе. Благодаря этому внутри одного изделия возникают зоны с различной плотностью, жесткостью и прозрачностью, хотя химический состав материала остается неизменным на всем протяжении.
Внутри одной детали можно получить контрастные свойства: один участок выходит твердым и напоминает стекло, а соседний, из той же самой смолы — мягким и непрозрачным. Никакого последующего склеивания, никаких разнородных слоев или ослабленных стыков между ними не требуется. Объект создается сразу цельным, монолитным.
Наиболее показательный пример использования новой технологии связан с медицинским образованием. Сегодня студенты-медики, осваивая хирургию и другие специальности, либо вынуждены работать с кадаврами — а это дорого, сложно организовать и сопряжено с этическими проблемами, — либо используют пластиковые муляжи, которые крайне далеки от реальных тактильных ощущений при работе с тканями. Исследовательская группа создала с применением единого материала реалистичную модель человеческой кисти. Внутри этой цельной конструкции удалось воспроизвести различия между кожей, связками, сухожилиями и костями по показателям плотности и текстуры. Все переходы между тканями получаются плавными и прочными, без уязвимых мест соединения. Подобные модели могут служить учебными пособиями, избавляя от сложной логистики и необходимости использовать биологические образцы.
Новый метод решает и давнюю проблему, присущую 3D-печати. При использовании многокомпонентных принтеров нередко возникают ненадежные соединения — своего рода швы между разнородными слоями, из-за чего готовые изделия чаще всего разрушаются именно в этих местах стыков. В технологии CRAFT объект остается монолитным, а разница в характеристиках формируется внутри структуры материала, а не на границах между разными веществами.
В живой природе прочность нередко достигается за счет чередования твердых и эластичных слоев — как, например, в древесной коре. Аналогичные комбинации теперь можно воплощать и в искусственных конструкциях. Это открывает перспективы для производства защитной экипировки, касок, бронеэлементов, материалов, способных поглощать удары и вибрации, а также для создания эффективной звукоизоляции.
Дополнительное преимущество разработки заключается в отсутствии потребности в дорогостоящем оборудовании. Технология совместима с обычными DLP- и LCD-принтерами, которые относятся к наиболее бюджетным вариантам на рынке. Устройство с поддержкой полутоновой проекции можно приобрести примерно за 1000 долларов или даже дешевле. Благодаря этому метод становится доступен не только крупным лабораториям, но и небольшим исследовательским группам, а также образовательным учреждениям.
Используемый материал нельзя назвать полностью перерабатываемым в замкнутом цикле, однако объем отходов существенно сокращается. Готовые изделия можно подвергнуть плавлению или растворению в соответствующем растворителе, после чего полученное сырье применяется для печати новых объектов. Это уменьшает количество пластикового мусора в ходе экспериментов и при создании прототипов. Исследование получило финансовую поддержку от Министерства энергетики США, Национального научного фонда, а также фонда Роберта А. Уэлча.
Этот канал для наших друзей, ценителей хорошей 3D-техники! Становись нашим другом, чтобы узнавать о самых интересных новостях в мире 3D, а также смотреть полезные подборки и топы - для этого нужно только подписаться. А еще, ты можешь первым получать инфу об акциях и новых поступлениях в telegram-канале Maxima_ru!