Исследователи разработали технологию 3D-печати, в которой вместо последовательного наложения одномерных слоев материала сложные модели формируются путем воздействия двух разных видов света на жидкую смолу. Это позволяет изготавливать более прочные изделия и ускорить их производство в 100 раз.
Трехмерная печать позволяет автоматизировать процесс производства объектов различной сложности, но классическим вариантам устройств, которые постепенно наносят слой за слоем, для завершения работы требуется достаточно много времени. Однако исследователи из Мичиганского университета изобрели новую, более быструю технологию 3D-печати.
В их методе используется жидкая смола и два источника света с разной длиной волн для ее контроля. Один инициирует реакцию затвердевания, а второй предотвращает ее. Вместе они фактически определяют, какие участки будут жесткими, а какие останутся жидкими. Процесс изготовления представляет собой «вытягивание» изделия из емкости со смолой и скорее напоминает литье, чем печать.
Основой технологии является химия смолы, которая содержит как фотоактиватор, так и фотоингибитор, которые обеспечивают одновременное течение двух противоположных реакций в системе. При добавлении в состав порошковых добавок, можно значительно повысить жесткость и износостойкость объектов. Прочность дополнительно обеспечивается структурной целостностью «литого» изделия.
Для достижения успеха, ученым потребовалось преодолеть проблему затвердевания вещества в окне, через которое проходил свет, что приводило к моментальной остановке процесса с самого старта. Изначально для этого использовали кислород, и хотя он создавал жидкую пленку на границе, но существенно ограничивал потенциал технологии и качество изделий. Применение второго источника света обеспечило гораздо больший зазор между окном подачи и рабочей областью, что существенно ускорило печать, а также степень контроля над процессом.
Предложенная методика позволяет манипулировать смолой в любой точке трехмерного пространства вблизи излучения. С помощью прототипа исследователи напечатали букву М, решетку и миниатюрную лодку. Университет штата Мичиган уже подал три патентных заявки на свое изобретение и готовится к запуску стартапа.
Ускорение процесса изготовления будет способствовать внедрению 3D-печати в строительстве, легкой промышленности, медицине, машиностроении и других областях.
текст: Илья Бауэр, фото и видео: YouTube/University of Michigan