Новый метод 3D-печати звуком позволяет создавать детали в десять раз мельче, чем раньше

Группа исследователей из канадского Университета Конкордия в Монреале создала технологию проксимальной звуковой печати (Proximal Sound Printing, PSP), в которой для отверждения жидких полимеров используется сфокусированный ультразвук. Результаты работы опубликованы в рецензируемом журнале Microsystems & Nanoengineering, издаваемом Nature Publishing Group.

Технология PSP стала развитием предложенного той же командой метода прямой звуковой печати (Direct Sound Printing, DSP). В методе DSP ультразвуковые волны запускали сонохимические реакции — химические процессы, возникающие под воздействием акустической кавитации в жидкой среде. Однако первоначальный метод имел ограничения по разрешению и стабильности получаемых структур. В новой версии источник ультразвука расположен в непосредственной близости от поверхности печати, что позволило добиться десятикратного увеличения детализации при существенном снижении энергопотребления.

Ключевое отличие звуковой печати от распространенных методов аддитивного производства заключается в механизме воздействия на материал. Традиционные технологии 3D-печати основаны на термическом воздействии или фотополимеризации под действием ультрафиолетового излучения. Метод PSP использует акустическую энергию, что позволяет работать с мягкими полимерами, в том числе с силиконами. Эти материалы востребованы при изготовлении микрофлюидных систем типа «лаборатория на чипе», носимых медицинских датчиков и элементов мягких роботов, однако их микромасштабная печать существующими способами сопряжена со значительными техническими трудностями.

Работу провели аспирант Шервин Форуг, профессор Мутукумаран Пакирисами и исследователь Мохсен Хабиби при финансовой поддержке Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC). Авторы отмечают, что технология PSP может применяться для ускоренного прототипирования медицинских диагностических устройств и компонентов мягкой робототехники.