Вчені знайшли спосіб, як прискорити 3D-друк в 100 разів

Замість звичайного способу 3D-друку складнихоб'єктів шар за шаром за допомогою пластикових ниток, вчені з Мічиганського університету пропонують використовувати інший метод, який дозволяє не тільки істотно підвищити швидкість самої печатки, а й збільшити довговічність створюваного об'єкта разом з його зносостійкість. Робота, що описує їхній винахід, опублікована журналом Science Advances. Прес-реліз проекту опубліковано на сайті університету.

Технології 3D-друку здатні надаватинеоціненну допомогу при відносно невеликих обсягах виробництва, наприклад, там, де потрібно створення не більше 10 000 ідентичних предметів. В цьому випадку 3D-друк дозволяє економити на ливарних формах, вартість яких може становити десятки тисяч доларів. На жаль, найпоширеніша на сьогоднішній день форма 3D-друку, коли об'єкт створюється пошарово, не здатна впоратися з поставленою метою за стандартний виробничий термін в два тижні.

«При використанні традиційних підходів3D-друку це просто неможливо, якщо у вас немає сотень таких машин », - коментує керівник дослідження Тімоті Скотт, професор інженерії Мічиганського університету, який спільно з колегою Марком Бернсом представив новий підхід до 3D-друку.

Новий метод, запропонований вченими, включає всебе затвердіння рідкої смоли за допомогою двох спрямованих джерел світла. Використання цих джерел світла дозволяє контролювати, де смола твердне, а де - залишається рідкою. Такий підхід дає можливість зміцнити смолу в більш складних моделях. Наприклад, при використанні нового методу, дослідники створили тривимірний барельєф за один раз, а не серією одновимірних ліній або двовимірних перерізів. Як інші приклади інженери з університету Мічігану надрукували таким чином грати, іграшкову човен і фігуру у вигляді літери М.

</ P>

«Це один з по-справжньому перших повноцінних 3D-принтерів», - заявляє Бернс.

Автори розробки уточнюють, що один зджерел світла необхідний для початку реакції затвердіння, а інший використовується для її зупинки, що дозволяє точно контролювати друк як в часі, так і в просторі. У нового методу проте є недоліки: смола має тенденцію укріпляти в вікні, через яке проходить світло, зупиняючи друк, як тільки вона починається. У той же час, при створенні відносно великий області, де не відбувається затвердіння, більш товсті шари смоли - припустимо, з домішкою порошкових добавок - його можна використовувати для виробництва більш довговічних об'єктів. Цей метод, в порівнянні зі звичайною печаткою за допомогою ниток, також дозволяє створювати більш конструктивно надійні предмети, оскільки об'єкти, надруковані традиційним способом, як правило мають слабкі місця на кордонах стику між шарами.

Приклади об'єктів, створених Скоттом і Бернсом за допомогою нового методу 3D-друку:

«За допомогою цього методу можна створювати істотно більш міцні і зносостійкі матеріали», - додає Скотт.

Ключем до успіху стала хімія смоли. У звичайних системах відбувається тільки одна реакція: фотоактіватора робить смолу твердої всюди, де світить світло. В системі, розробленої Скоттом і Бернсом, крім фотоактіватора використовується ще і фотоінгібітор, який реагує на іншу довжину хвилі світла. Замість звичайного контролю затвердіння в двовимірної площині, як це зазвичай відбувається при використанні сучасних методів друку, Мічиганський команда може застосовувати два види світла для затвердіння смоли практично в будь-який тривимірній площині поруч з вікном.

Університет вже подав три заявки на отримання патентів, щоб захистити безліч винахідницьких аспектів, запропонованих в новому підході. Сам Тімоті Скотт вирішив відкрити власний стартап.

Майбутнє домашньої 3D-друку

Незважаючи на те, що технології 3D-друкуіснують на ринку вже кілька років, масовими вони поки так і не стали, хоча світ змінити обіцяли. Користь від подібних технологій вже очевидна в медицині і промисловості, однак масова домашня 3D-друк все ще здається далекою перспективою.

На думку Михайла Корольова, нашого експерта вобласті 3D-друку, одна з основних проблем пов'язана з відсутністю бібліотек з широким вибором можливих 3D-моделей. Навіть в найвідоміших бібліотеках багато контенту низької якості. Моделі часто не оптимізовані під можливості принтерів і можуть містити велику кількість помилок. При цьому, далеко не всі володіють навичками, що дозволяють самостійно створювати необхідні 3D-моделі.

Інше питання полягає в швидкості самого друку. На створення однієї речі може йти десятки годин. Розробки, подібні представленої фахівцями Мічиганського університету, спрямовані, в тому числі і на вирішення цієї проблеми.

У той же час домашні інструменти дляадитивного виробництва, при належному рівні споживчої спрямованості, можуть стати незамінним інструментом для створення і відновлення зламаних побутових речей. Втратив або зламав кришку телевізійного пульта - скачав з Інтернету потрібну модель і роздрукував її на своєму домашньому принтері. Зручно же. Через кілька років дійсно будь-який бажаючий зможе роздрукувати у себе вдома будь-яку потрібну річ: будь-яку запчастину для побутової техніки, меблі, деталь для машини. Поки ж все це бачиться виключно сферою для ентузіастів, але сфера поступово розвивається, що не може не радувати.

Обговорити перспективи розвитку виробничої та домашньої 3D-друку можна в нашому Telegram-чаті.