Новый метод 3D-печати с использованием света повысит скорость процесса и качество объектов

3D-печать может оказать неоценимую помощь при относительно небольших производственных заданиях, одновременно печатая не более 10 тысяч идентичных предметов: следовательно, они могут быть изготовлены без литейной формы стоимостью более 10 тысяч долларов. Однако самая распространенная форма 3D-печати не способна справиться с поставленной целью за стандартный производственный срок в две недели. По словам руководителя нового исследования Тимоти Скотта, это попросту невозможно, если у вас, конечно, нет сотен таких машин.

В своей работе, результаты которой опубликованы в журнале Science Advances, ученые описывают новый метод, который включает в себя затвердевание жидкой смолы, используя два источника света. С их помощью исследователям удается контролировать, где смола затвердевает и где она остается жидкой, что позволяет укрепить смолу в более сложных образцах. Так, им под силу сделать трехмерный барельеф за один раз, а не серией одномерных линий или двумерных сечений. В качестве тестовых образцов своего метода ученые напечатали решетку, игрушечную лодку и букву М.

Авторы работы уточняют, что один из источников света необходим для инициирования реакции затвердевания, а другой — для ее остановки, что позволяет точно контролировать печать как во времени, так и в пространстве. Однако у этого метода есть недостатки: смола имеет тенденцию затвердевать в окне, через которое проходит свет, останавливая печать, как только она начинается. Вместе с тем, создавая относительно большую область, где не происходит затвердевание, более толстые слои смолы — возможно, с примесью порошковых добавок — могут быть использованы для производства более долговечных объектов. Этот метод также превосходит по качеству стандартные способы трехмерной печати, поскольку объекты, напечатанные традиционным способом, имеют слабые места на границах стыка, между слоями.

Ключ к успеху — химия смолы. В обычных системах существует только одна реакция: фотоактиватор делает смолу твердой везде, где светит свет. В новом же методе также присутствует фотоингибитор, который реагирует на другую длину волны света. Вместо того чтобы контролировать затвердевание в двумерной плоскости, как это делают современные методы печати, команда исследователей может нанести два вида света для затвердевания смолы практически в любом трехмерном месте рядом с окном. Мичиганский университет уже подал три патентных заявки, чтобы защитить множество изобретательских аспектов этого подхода, а сам Тимоти Скотт готовится к запуску собственного стартапа.