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

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.
(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).
(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).
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

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.

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

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.

3 комментария

Добавить комментарий

A
Так вроде наоборот проблема была избавиться от пор в металле наплавки, а тут вон что. Элемент с порами, сколько бы и где бы они ни были, ведет себя непредсказуемо…
Tpam_Ta_Tam
Похоже на перевод рекламной брошюры
5
Предсказуемо, на разных участках нужна разная плотность в зависимости от назначения изделия,, сопромат уже существует как дисциплина и к изучению доступна всем желающим. Все это выглядит занимательно, но увы, в зачаточном состоянии.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Частицу антиматерии заперли в ловушке на месяцы: квантовый циклотрон подготовил рекордную проверку симметрии Вселенной

В современной физике элементарных частиц ключевую роль играет принцип CPT-инвариантности. Это фундаментальное правило утверждает, что базовые законы природы остаются неизменными, если одновременно...

Когда-то нас было шестеро: почему Homo sapiens остался единственным видом человека на Земле

Около трехсот тысяч лет назад на Земле одновременно существовало не менее шести различных видов людей. Планета была заселена представителями рода Homo от Западной Европы до отдаленных островов...

Стрелочный индикатор с двумя задачами: инженерное решение Pioneer CT-3000

Кассетную деку Pioneer CT-3000 японская корпорация Pioneer выпускала в Токио с 1978 по 1981 год. Она входила в линейку аппаратуры уменьшенной высоты, так называемый формат Slimline. Корпус в ширину...

✦ ИИ  Почему две одинаковые нейросети могут давать совершенно разные ответы

Одна и та же языковая модель может отлично справляться с программированием в одном сервисе и допускать странные ошибки в другом. Причём название модели совпадает, пользователь отправляет...

Откуда в магазинах столько молока и сливочного масла, если коров почти нигде не видно

В молочном отделе супермаркета иногда задерживаюсь дольше обычного. На одной полке десятки упаковок молока, рядом сливки, сметана, творог, йогурты и сливочное масло. Причём у каждого производителя...

Капли Большого взрыва: физики впервые получили материю ранней Вселенной из легких ядер кислорода

Обычное вещество во Вселенной устроено иерархически: атомы состоят из электронов и атомных ядер, ядра собраны из протонов и нейтронов (общее название этих частиц — нуклоны), а внутри...