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
| Мнение | Оффтопик

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

Почему некоторые корабли спускают на воду боком, хотя при этом они могут перевернуться?

Спуск судна на воду — один из самых зрелищных моментов в кораблестроении, и на старых кинохрониках часто видно, как огромный корпус скользит в реку не носом, а бортом, кренится на глазах...

Чай в советских поездах: зачем проводницы добавляли в заварку щепотку соды

Если вы застали советские поезда или хотя бы слышали рассказы родителей про них, наверняка помните этот чай в гранёном стакане с подстаканником. Тёмный, крепкий на вид, с характерным вкусом. А...

Был ли весь мир квантово запутан в момент Большого взрыва? Эксперимент на БАК дает утвердительный ответ

Недавние эксперименты на Большом адронном коллайдере доказали: в процессах, протекающих при энергиях в сотни гигаэлектронвольт, элементарные частицы рождаются в квантово-запутанных состояниях....

Городов на Луне не будет: астрофизики доказали, что запасы воды исчерпаются за 100 лет

Руководители частных аэрокосмических корпораций часто называют Луну естественным плацдармом для масштабного расселения человечества. В публичных заявлениях Джеффа Безоса и Илона Маска фигурируют...

Нос медведя в 2100 раз чувствительнее человеческого? Может ли он реально почувствовать человека за 30 километров

Медведь может учуять человека за 30 километров. Эта фраза встречается в статьях и памятках для туристов уже много лет. Звучит она почти фантастически, но за ней стоит реальная биологическая...

Какая часть вашего тела появилась прямо во время Большого взрыва? Астрофизическая родословная химических элементов человека

Организм человека состоит из тех же химических элементов, которые формируют планеты, астероиды и межзвездный газ. По массе тело взрослого человека примерно на девяносто девять процентов...