3D-друк – це надзвичайно перспективна та цікава індустрія. Проте одним з головних обмежень цієї галузі є той факт, що елементи проєктів можна друкувати лише з одного матеріалу. Інноваційна VP-система також використовує в процесі друку тільки одне «чорнило», але вона здатна перетворювати його на два різні тверді матеріали.
Зазвичай, говорячи про 3D-друк, ми маємо на увазі техніку FDM-моделювання методом пошарового наплавлення. Коротко кажучи, FDM-принтери створюють об’єкти за допомогою сопла, яке рухається вперед і назад по друкарському ліжку, наносячи нитку розплавленого термопластику послідовними шарами. Коли проєкт вимагає високої швидкості роботи або серйозної деталізації елементів, застосовують процес фотополімеризації у ванні (VP). Він передбачає пропускання сфокусованих променів світла через прозорі стінки резервуара з фоточутливою смолою. Завдяки VP в обраних ділянках відбувається полімеризація смоли, яка перетворює її на шари твердого матеріалу. Готовий об’єкт піднімають з ванни, і решта неполімеризованої рідкої смоли просто стікає з нього. Під час друку об’єктів зі складними елементами, як от арки або навіси, необхідно додавати структурні опори, які запобігають деформації цих елементів у процесі. Після завершення друку ці опори доводиться вручну вирізати з готового проєкту, внаслідок чого є ризик пошкодження виробу. Цей недолік став фокусом експериментальної VP-технології.
Дослідники з Університету Каліфорнії у Санта-Барбарі та Ліверморської національної лабораторії імені Е. Лоуренса розробили систему VP, яка використовує смолу з епоксидних та акрилатних мономерів. Вона працює на 3D-принтері, який одночасно випромінює як ультрафіолетове, так і видиме світло. Завдяки незалежному регулюванню мікродзеркал у принтері, принтер може спрямовувати два промені світла в різні точки розміром з пікселі в межах одного шару друку. Там, де смола піддається впливу ультрафіолетового світла, епоксидні мономери тверднуть, утворюючи елементи цільового об’єкта друку. Водночас акрилатні мономери під впливом видимого спектра світла перетворюються на допоміжні структури, що підтримують основну конструкцію. Важливий аспект цієї інновації полягає в тому, що їх не потрібно вручну зчищати з моделі. Готовий об’єкт необхідно на 15 хвилин занурити у розчин каустичної соди, після чого опори просто розчиняться.
Під час експериментів вчені використали нову VP-систему для друку різноманітних об’єктів: ланцюга, кулі всередині клітки, двох куль всередині спіралі тощо. На думку дослідників, у майбутньому цю технологію можливо було б використовувати для створення набагато більш практичних предметів, наприклад, каркасів, елементів з’єднань та петель для тканинної інженерії.
Джерело зображень: Dual-Wavelength Simultaneous Patterning of Degradable Thermoset Supports for One-Pot Embedded 3D Printing / Isabel Arias Ponce