Специалисты Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Ливерморской национальной лаборатории (LLNL) представили революционную разработку в области 3D-печати, которая может значительно упростить создание сложных объектов.
Новая система, созданная учеными, использует всего один фотополимерный материал, но позволяет формировать из него два типа твердых веществ. Так можно будет автоматически создавать временные поддерживающие конструкции, которые будут растворяться без механического вмешательства.
Современная 3D-печать в основном опирается на технологию послойного нанесения расплавленного пластика — моделирование наплавлением (FDM). Для более точной и быстрой работы часто используют также фотополимеризацию в ванне (VP), где под воздействием света части жидкой смолы отвердевают, превращаясь в твердый объект. Одним из главных недостатков этого метода является необходимость в поддерживающих структурах для создания нависающих элементов и сложной геометрии. Эти поддержки после печати приходится удалять вручную, что требует особой аккуратности, иначе готовый объект можно повредить, а также дополнительного времени на такую обработку.
Новая система решает эту проблему благодаря использованию уникального материала — смолы, которая состоит из смеси эпоксидных и акрилатных мономеров. Инновация заключается в способности принтера одновременно использовать два типа света: ультрафиолетовый и видимый. За счет независимого управления пучками света с помощью микрозеркал, ученые смогли точно определять, какие участки смолы должны стать прочной частью изделия, а какие — временными поддерживающими элементами.
Эпоксидные мономеры отвердевают под ультрафиолетом с образованием прочной, постоянной структуры. А под действием видимого света становятся твердыми акрилатные мономеры, из которых формируются временные поддерживающие элементы. В отличие от основного материала, такие поддержки легко растворяются в растворе гидроксида натрия всего за 15 минут, не требуя никакого дополнительного механического вмешательства, которое могло бы повредить полученную деталь.
Авторы проекта уже успешно напечатали разнообразные образцы: шахматные фигуры, цепи, сетчатые каркасы с подвижными сферами внутри и другие сложные геометрические формы, продемонстрировав точность и эффективность метода. В перспективе возможно применение этой технологии для создания биомедицинских каркасов, подвижных соединений и других функциональных элементов и сложных конструкций, которые требуют высокой точности выполнения.
Фотополимеризация в ванне хорошо себя зарекомендовала благодаря высокой скорости отвердевания и возможности получать объекты самых сложных форм, но удаление поддерживающих элементов долгое время оставалось одним из самых стрессовых этапов создания изделия. Мы очень рады, что смогли решить эту задачу с помощью обыкновенной химии.
Источник