Американские ученые разработали технологию, которая меняет саму логику трехмерной печати. До сих пор любая напечатанная деталь была однородной по всей своей структуре — одинаково твердой или одинаково гибкой от края до края. Теперь все будет иначе.
Технология называется CRAFT. Ее создали специалисты Национальной лаборатории Саванна-Ривер, федерального исследовательского центра в Южной Каролине, работающего под эгидой Министерства энергетики США, совместно с рядом университетов и других научных учреждений. Суть метода — управление молекулярной структурой полимера прямо в процессе печати с помощью обычного света.
Работает это так: когда принтер наносит очередной слой жидкой смолы, интенсивность светового излучения определяет, как именно выстраиваются молекулы. Яркий свет — и слой получается твердым, как кость. Стоит убавить интенсивность — следующий слой того же вещества выйдет мягким и эластичным, как кожа. Аппарат работает в реальном времени, материал менять не нужно, химические добавки использовать тоже и экстремальный нагрев ни к чему. В сущности источник света становится дистанционным пультом управления физическими свойствами изделия.
Чтобы раскрыть всю мощь метода, исследователи из Техасского университета в Остине напечатали детальную модель человеческой кисти за один непрерывный сеанс. Внутри — жесткие кости и упругие связки, снаружи — мягкая оболочка, имитирующая кожу. Раньше для подобной модели требовалось собирать десятки отдельных деталей из разных материалов.
Сферы применения CRAFT охватывают медицину, авиацию, энергетику и производство защитного снаряжения. Хирурги смогут тренироваться на муляжах органов с реалистичной механикой тканей. Авиационные конструкторы — создавать детали, которые одновременно выдерживают высокие температуры и гасят вибрацию. В протезировании появится возможность точно воспроизводить переменную плотность живой кости и мышц — то, чего стандартные методы добиться не могли.
Точность метода исследователи продемонстрировали неожиданным образом. Напечатали копию «Моны Лизы», где оттенки серого на изображении соответствовали разным уровням жесткости материала в каждой точке поверхности. Получилась картина, которую можно буквально прочувствовать руками.
В мире можно найти подобные примеры разработок, но они все же отличаются от CRAFT. Компания Carbon — американский стартап в области промышленной 3D-печати — использует в своей технологии DLS сочетание света и кислорода для управления структурой полимеров, однако варьировать свойства внутри одного слоя она не позволяет. Исследовательская группа MIT Media Lab развивает направление мультиматериальной печати, но она требует нескольких печатающих головок с разными составами смол. CRAFT принципиально отличается от обоих подходов, ведь весь диапазон свойств достигается с помощью одного материала и одного источника излучения, что резко упрощает оборудование и снижает себестоимость производства.
Ранее мы писали о том, как молодые тюменские стартаперы начали выращивать цветы в 3D-капсулах.