Обычно 3D-печать разноцветных, многотекстурных объектов является относительно сложным и неэффективным процессом. Однако это может скоро измениться благодаря новой умной технологии, в которой термочувствительный печатный носитель "гладится" после экструзии.
Когда большинство людей думают о 3D-печатном предмете, они, вероятно, представляют себе объект, который полностью одного цвета и текстуры. Такие предметы изготавливаются путем последовательного нанесения слоев одного типа расплавленного полимера, который затвердевает по мере охлаждения.
Чтобы напечатать один объект, который имеет разные цвета или текстуры в разных местах, обычно используется многосопловой принтер (хотя некоторые альтернативы находятся в разработке). Его сопла сменяют друг друга в течение всего процесса печати, каждое из которых наносит другой тип полимера для создания другой части предмета.
Большой недостаток этого подхода заключается в том, что, поскольку многосопловые 3D-принтеры переключаются между соплами, они в конечном итоге тратят больше печатного материала, чем их аналоги с одним соплом. Кроме того, нет возможности постепенного перехода между различными полимерами в печатаемом объекте — границы между полимерами очень резкие, что не всегда желательно.
Одна из предлагаемых альтернатив предполагает использование одного сопла для нанесения одного специального полимера, который принимает разные цвета или текстуры в зависимости от температуры, до которой сопло его нагревает. Проблема в том, что соплу требуется некоторое время, чтобы нагреться или остыть, поэтому процесс печати также будет непрактично долгим.
Вот тут и появляется «гладилка с модулированной скоростью».
Разработанный учеными из Массачусетского технологического института и Делфтского технического университета Нидерландов, этот процесс использует немодифицированный 3D-принтер с двумя соплами, а также один полимерный печатный носитель, содержащий чувствительный к нагреванию активный ингредиент.
Первая форсунка плавит и наносит полимер при постоянной температуре, как это обычно и происходит. Вторая форсунка ничего не наносит и также сохраняет постоянную температуру, но движется вперед и назад по поверхности нанесенного полимера с разной скоростью. Чем дольше она задерживается в одной области, тем горячее становится эта область и тем сильнее реакция активного ингредиента.
Модулируя скорость второго сопла, исследователи могут изменять оттенок материалов для создания объектов со сложными узорамиMIT
Технология уже была протестирована с тремя типами печатных носителей.
Один из них содержал частицы, которые вспенивались при нагревании, из-за чего напечатанный полимер становился то непрозрачным, то полупрозрачным, то шероховатым или гладким. Помимо прочего, этот материал использовался для печати бутылок с водой с непрозрачной графикой на полупрозрачном фоне, а также для ручек руля велосипеда, которые были гладкими в некоторых местах и шероховатыми в других.
Два других носителя содержали волокна древесины и пробки, оба из которых заставляли полимер приобретать более темный цвет, поскольку они обугливались при нагревании.
Велосипедная ручка, которая грубая и цепкая там, где это необходимо, напечатанная с использованием новой технологииMIT
Ученые уже создали компьютерные модели, которые определяют, как быстро второе сопло должно двигаться в течение всего процесса печати, чтобы получить желаемые эффекты с использованием определенного печатного носителя. Теперь они изучают возможность использования этой технологии для изменения акустических и механических свойств одного напечатанного объекта.
Статья об исследовании, которое возглавляли профессор MIT Стефани Мюллер и доцент Делфта Женя Дубровски, доступна для чтения онлайн. Процесс глажки с модуляцией скорости продемонстрирован в следующем видео.
Новая технология 3D-печати от TU Delft и MIT позволяет получать текстуры высокого разрешения из одного материала
