Досужие домыслы писателей-фантастов благодаря усилиям исследователей и разработчиков воплощаются в жизнь и постепенно внедряются в ежедневный быт. К примеру, каждый обладатель 3D-принтера может напечатать себе красивый сувенир или даже деталь для ремонта бытовой техники. Тем не менее, аддитивные технологии могут стать ещё более фантастическими: новый метод трёхмерной печати позволяет создавать структуры внутри непрозрачных объектов.

Аддитивные технологии

В основе всех способов 3D-печати лежит один и тот же принцип: материал будущего объекта расплавляется и слой за слоем наносится поверх предыдущего. Это может быть пластик, композит, металл или даже гидрогель. Он сплавляется с предыдущим слоем и в итоге получается прочная структура с заданной конфигурацией и свойствами. Поскольку этот метод далёк от совершенства, его пытаются улучшить, увеличив таким образом точность и уменьшив время печати. Например, исследователи предложили создавать сложнейшие объекты непосредственно в толще полимерной смолы, полимеризуя её перекрещивающимися лучами лазера. Как показала практика, продвинуть аддитивную технологию можно ещё дальше.

Её основой является температурное воздействие, нагревающее материал до точки плавления. Нагрев происходит либо при помощи электрических элементов, либо лазером. В любом случае это накладывает определённые ограничения, уменьшая точность печати и сужая область применения этой технологии. Исследователи из университета Конкордия (Канада) предположили, что можно использовать и другие способы нагрева, например, при помощи ультразвука. На текущий момент процессы ультразвуковой деструкции активно используются в хирургии, поэтому они решили применить аналогичный метод воздействия.

3D-печать ультразвуком

Как известно, любое видимое человеку повышение температуры связано прежде всего с усилением колебаний атомов. Чем быстрее колеблются атомы, тем выше температура объекта. Руководствуясь этим принципом, учёные из университета Конкордия задались целью нагреть материал для печати, избегая непосредственного воздействия на него. Для этого они использовали ультразвук.

Они разработали своеобразное «звуковую линзу», состоящую из множества отдельных излучателей. Каждый из них снабжён сервоприводом и способен менять направление отдельно от остальных. Таком образом можно создавать пучок звуковых волн, фокусируя его на цели нанометрового размера. В качестве материала для печати используется жидкая полидиметилсилоксановая смола, в которой под воздействием ультразвукового импульса появляются микроскопические пузырьки. Импульс очень короткий, но он вызывает мгновенный нагрев крошечного объёма до 14727 градусов Цельсия и его полимеризацию. Воздействие настолько маленькое, что окружающее «мишень» вещество нагреться не успевает.

По мнению учёных, такой способ печати можно применять и к другим материалам, они уже успели испытать его с керамикой, а на очереди композиты и металлы. Дальнейшая разработка позволит печатать трёхмерные структуры в других непрозрачных объектах, включая человеческое тело. Эта технология чрезвычайно перспективная и исследователи не собираются продолжить работу над её совершенствованием.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!