Nesteet ja kiinteät aineet samalla tulostuksella

Colorado University Boulderin insinöörien johtaman 3D-tulostustekniikan tutkimussaavutus on tuottanut menetelmän tällä hetkellä saatavilla olevien tulostimien käyttämiseksi materiaalien luomiseen, jossa yhdistyvät kiinteät ja nestemäiset komponentit.

Suurempi kuva

"Uskon, että meillä on tulevaisuus, jossa voimme esimerkiksi valmistaa täydellisen järjestelmän, kuten robotin tätä prosessia käyttämällä", sanoi apulaisprofessori Robert MacCurdy.

MacCurdy yhdessä tohtoriopiskelijoiden Brandon Hayesin ja Travis Hainsworthin kanssa julkaisi tulokset Additive Manufacturing -lehdessä otsikolla Liquid-solid co-printing of multi-material 3D fluidic devices via material jetting.

3D-tulostimet ovat pitkään olleet laboratorioissa työskentelevien harrastajien ja tutkijoiden maakunta. He ovat melko hyviä valmistamaan muovisia dinosauruksia tai yksittäisiä koneiden osia, kuten hammaspyöriä tai niveliä. Mutta MacCurdy uskoo, että he voivat tehdä paljon enemmän: sekoittamalla kiinteitä aineita ja nesteitä 3D-tulostimet voivat tuottaa laitteita, jotka ovat joustavampia, dynaamisempia ja mahdollisesti hyödyllisempiä.

Insinöörit ovat keksineet erilaisia tapoja tehdä tyhjiä tiloja 3D-tulostettuihin osiin, mutta niiden puhdistaminen ottaa yleensä paljon aikaa ja vaivaa. Kanavien on myös pysyttävä suhteellisen yksinkertaisina.

MacCurdy ja hänen kollegansa päättivät löytää tavan kiertää nämä rajoitukset – ymmärtää paremmin olosuhteet, joiden ansiosta insinöörit voivat tulostaa kiinteitä ja nestemäisiä materiaaleja samanaikaisesti.

Muun muassa tietokonesimulaatioiden avulla tutkijatiimi loi joukon sääntöjä auttaakseen heitä tavoitteessaan.

"Löysimme, että nesteen pintajännitystä voidaan käyttää tukemaan kiinteää materiaalia, mutta on hyödyllistä valita nestemäinen materiaali, joka on tiheämpää kuin kiinteä aine - sama fysiikka, joka sallii öljyn kellua veden päällä", Hayes sanoi.

Seuraavaksi tutkijat kokeilivat laboratoriossa oikeaa 3D-tulostinta. He latasivat tulostimeen kovettuvaa polymeeriä tai muovia (kiinteä aine) ja tavallista puhdistusliuosta (nestettä).

"Molempia rakenteita olisi ollut lähes mahdotonta tehdä aikaisemmilla lähestymistavoilla", Hainsworth toteaa, yliopistonsa tiedotteessa.

Ryhmä pystyi 3D-tulostamaan kiertyviä nestesilmukoita ja monimutkaisen kanavaverkoston, joka ei eroa ihmisen keuhkojen lukuisista haarautuvista reiteistä. Tavoitteena on myös kehittää tapoja 3D-tulostaa realistisia malleja ihmiskudoksesta.

Aiheesta aiemmin:

3D-tulostettu OLED-näyttö

Anturien 3D-tulostus suoraan sydämeen

Kolmiulotteinen materiaalitulostus molekyylirajalle