Инновации в 3D-печати: метод VIPS-3DP для создания многокомпонентных объектов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

11 апреля 2024, 18:30

Мир технологий не стоит на месте, и одним из самых ярких тому подтверждений является сфера 3D-печати. То, что еще вчера казалось фантастикой, сегодня становится реальностью, открывая перед нами двери в удивительный мир возможностей. И одним из последних прорывов в этой области стала разработка инженеров Университета Флориды — метод 3D-печати с паровой фазовой сепарацией, или VIPS-3DP.

Автор: Designer

Этот метод не просто очередной шаг в эволюции 3D-печати, это настоящий скачок, меняющий представление о возможностях и перспективах технологии. VIPS-3DP позволяет создавать объекты как из одного материала, так и из нескольких, комбинируя их в единую структуру. Но главное — он открывает дорогу к изготовлению изделий с регулируемой пористостью, что ранее было практически невозможно.

(a) Печать под распыляемым нерастворителем с точки зрения детали. На врезке показан детальный вид с точки зрения нити накаливания: четкие цвета указывают на концентрацию материала как осажденного и без затвердевания; Более темные оранжевые цвета указывают на более высокую степень затвердевания и жесткости из-за динамики обмена между растворителем и парообразным нерастворителем, что обычно приводит к морфологии нити с плотным внешним слоем и пористыми внутренними участками. (b) Полное затвердевание в коагуляционной ванне и c универсальными печатными деталями: полимерными, композитными, металлическими и функционально градуированными.

Автор: Sole-Gras, M., Ren, B., Ryder, B.J. et al. Vapor-induced phase-separation-enabled versatile direct ink writing. Nat Commun15, 3058 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47452-9 (CC-BY 4.0) Источник: www.nature.com

Представьте себе возможность создавать металлические имплантаты, идеально интегрирующиеся с костной тканью человека, или легкие, но прочные детали для аэрокосмической промышленности, обладающие заданной пористостью. Это не фантастика, это реальность, которую дарит нам VIPS-3DP.

Секрет метода кроется в использовании специальных «чернил» — экологически чистых растворимых жидкостей на основе полимеров, содержащих металлические или керамические частицы. В процессе печати в зону действия подаются пары нерастворителя, заставляющий жидкую часть «чернил» затвердевать, оставляя после себя твердый материал с заданной структурой.

(a) Последовательность печати Y-образной трубчатой детали с использованием VIPS-3DP. Различные печатные структуры после спекания: трубка (b) Y-образная труба, (c) трубка с переменным поперечным сечением, решетчатая структура (d) с различным диаметром, (e) уменьшенный тазобедренный имплантат и цилиндр (f) с полыми каналами. (g) Результаты ОССП. Турбинообразная деталь: (h) в состоянии печати, (i) в состоянии спекания и (j) в состоянии постобработки (пескоструйная обработка) и (k-m) детализированная морфология напечатанной детали в зеленом, коричневом и спеченном состояниях тела. (n) Печатная и спеченная рупорная антенна и (o) ее коэффициент отражения S11. (p) Напечатанная и спеченная зигзагообразная трубка с окрашенной водой для испытания на герметичность. (Масштабные линейки = 15 мм, если не указано иное, а погрешность = +- sigma).

VIPS-3DP — это не просто технологический прорыв, это еще и экологический шаг вперед. Метод использует экологически чистые материалы и потребляет меньше энергии, чем традиционные методы 3D-печати. Это значит, что мы можем создавать будущее не только технологичное, но и экологически ответственное.

VIPS-3DP — это открытая дверь в мир новых возможностей. Это шанс для медицины создавать имплантаты, идеально совместимые с человеческим телом. Это возможность для промышленности создавать легкие и прочные конструкции. Это шанс для науки двигаться вперед, исследуя новые горизонты и создавая технологии будущего. И это лишь начало пути, который открывает перед нами VIPS-3DP — путь к миру, где невозможное становится возможным.