Badacze z University of Michigan opracowują nową technikę druku ultraszybkiego 3D: dwukolorowe napromienianie

"Stosowanie konwencjonalnych metod nie jest możliwe, jeśli nie masz setek maszyn", powiedział Timothy Scott, profesor inżynierii chemicznej University of Michigan, który współtworzył nowe podejście do druku 3D z Markem Burnsem, T.C. Chang Professor of Engineering na University of Michigan.

Ich technika wykorzystuje dwa światła do kontrolowania miejsca, w którym żywica twardnieje i gdzie pozostaje płynna, umożliwiając zestalenie żywicy w bardziej skomplikowanych wzorach. Mogą wykonać płaskorzeźbę 3D w jednym ujęciu, a nie w wielu warstwach.

"To jedna z pierwszych prawdziwych drukarek 3D, jakie kiedykolwiek powstały", powiedział Burns

Podejście naukowców przezwycięża ograniczenia wcześniejszych nakładów druku 3D w polimeryzacji kadzi. W szczególności żywica miałaby tendencję do zestalania się na oknie, przez które światło przechodziło, zatrzymując zadanie drukowania. Pierwszym rozwiązaniem było okno, które przepuszcza tlen, zatrzymując zestalanie i pozostawiając film płynu, który pozwala na odciągnięcie drukowanego przedmiotu. Ponieważ ta szczelina jest jednak tak cienka, żywica musi być bardzo ciekła, aby przepływać pomiędzy świeżo zestaloną częścią a oknem podczas wciągania części. To ograniczyło drukowanie 3D w małych, stosunkowo delikatnych produktach.

Ale zastępując tlen drugim światłem, aby zatrzymać proces zestalania, naukowcy z Michigan byli w stanie wytworzyć znacznie większą przerwę między obiektem a okno, pozwalające na przepływ żywicy w tysiącach razy szybciej.

Tworząc stosunkowo duży obszar, w którym nie dochodzi do zestalenia, grubsze żywice - niektóre ze wzmocnionymi dodatkami proszkowymi - mogą być użyte do drukowania 3D bardziej wytrzymałych obiektów. Technologia omija również jeden z największych problemów związanych z drukiem 3D FFF, który polega na słabej przyczepności warstwy i późniejszych słabościach.

"Można uzyskać dużo twardsze, znacznie bardziej odporne na zużycie materiały" - powiedział Scott.

W istniejących systemach istnieje tylko jedna reakcja - fotoaktywator utwardza ​​żywicę wszędzie tam, gdzie świeci światło. Jednak w systemie University of Michigan istnieje także fotoinhibitor, który reaguje na różną długość fali światła. Zamiast kontrolować krzepnięcie w płaszczyźnie 2D, badacze mogą modelować dwa rodzaje światła, aby utwardzić żywicę w praktycznie dowolnym miejscu 3D w pobliżu okienka oświetlenia.

Uniwersytet Michigan złożył trzy patenty na technologii, a Scott pracuje nad uruchomieniem opartego na nim startupu.To nowe podejście może być ogromnym krokiem do druku 3D, dzięki czemu można go stosować znacznie efektywniej w ustawieniach produkcyjnych.

Autorami artykułu są Martin P. de Beer, Harry L. van der Laan, Megan A. Cole, Riley J. Whelan, Mark A. Burns i Timothy F. Scott.