- 26,781
- 46
- 8 Ноя 2022
Технология CRAFT превращает один материал в многослойную конструкцию с разными свойствами без сборки из отдельных частей.
Обычная 3D-печать долго работала по простому правилу: деталь выходила одинаковой по всей толщине, без «характера» и внутренних различий. Группа американских исследователей решила сломать этот подход и научила принтер менять свойства пластика прямо в процессе печати. Новый метод получил название CRAFT, а главным инструментом управления неожиданно стал свет.
Технологию разработали специалисты Savannah River National Laboratory в Южной Каролине вместе с партнерами из университетов и других национальных лабораторий. Суть идеи сводится к тому, что во время печати ученые меняют интенсивность света и тем самым заставляют полимеры выстраиваться по-разному на молекулярном уровне. В результате один и тот же материал может в разных участках одной детали вести себя совершенно по-разному.
Раньше пластиковый кронштейн получался одинаково жестким сверху и снизу, а напечатанная перчатка сохраняла одинаковую гибкость по всей поверхности. CRAFT меняет логику производства. Более яркий свет может сделать участок твердым почти как кость, а снижение интенсивности превращает следующий слой той же жидкой смолы в мягкий и податливый материал, больше похожий на кожу.
Руководитель проекта Сэм Легисамон говорит , что такого уровня контроля над подобными материалами раньше не было. По словам исследователя, управление тем, как полимеры формируются во время печати, открывает новые возможности не только для производства, но и для всей науки о полимерах.
Команда проверила подход на наглядных примерах. С помощью CRAFT ученые напечатали мягкую модель черепахи, в которой разные участки получили разную гибкость и разные физические свойства. Позже исследователи из Техасского университета в Остине пошли дальше и за один сеанс создали подробную модель человеческой руки. Обычно для реалистичного медицинского макета приходится собирать десятки отдельных элементов, но новый метод позволил обойтись одной непрерывной печатью и одним материалом. Готовая модель сочетала жесткие внутренние «кости», упругие «связки» и мягкую наружную «кожу».
Авторы работы подчеркивают, что раньше схожих изменений структуры материала добивались с помощью агрессивной химии или сильного нагрева. CRAFT позволил получить такие же сложные структурные переходы одним только светом, без лишних и более тяжелых стадий обработки. Исследователи отслеживали изменения прозрачности и убедились, что регулировка освещения действительно меняет внутреннее строение материала.
В лаборатории считают, что новый подход меняет сам взгляд на производство пластиковых деталей. Теперь инженеры могут не просто принимать материал «как вышел из принтера», а заранее закладывать нужные свойства под конкретную задачу еще на этапе печати.
Практическое применение выглядит очень широким. Аэрокосмическая отрасль может получить детали, где одна зона выдерживает высокую температуру, а другая гасит вибрации. Энергетика сможет использовать новый метод для сложных систем, рассчитанных на высокие нагрузки, включая решения для ядерной безопасности. Биомедицина получит более реалистичные протезы и анатомические модели, которые точнее повторяют разную плотность костей и мягких тканей. Если технология доберется до массового производства, 3D-печать перестанет быть способом делать просто пластиковые формы и превратится в инструмент для создания деталей с заранее заданным «поведением» внутри одного изделия.
Обычная 3D-печать долго работала по простому правилу: деталь выходила одинаковой по всей толщине, без «характера» и внутренних различий. Группа американских исследователей решила сломать этот подход и научила принтер менять свойства пластика прямо в процессе печати. Новый метод получил название CRAFT, а главным инструментом управления неожиданно стал свет.
Технологию разработали специалисты Savannah River National Laboratory в Южной Каролине вместе с партнерами из университетов и других национальных лабораторий. Суть идеи сводится к тому, что во время печати ученые меняют интенсивность света и тем самым заставляют полимеры выстраиваться по-разному на молекулярном уровне. В результате один и тот же материал может в разных участках одной детали вести себя совершенно по-разному.
Раньше пластиковый кронштейн получался одинаково жестким сверху и снизу, а напечатанная перчатка сохраняла одинаковую гибкость по всей поверхности. CRAFT меняет логику производства. Более яркий свет может сделать участок твердым почти как кость, а снижение интенсивности превращает следующий слой той же жидкой смолы в мягкий и податливый материал, больше похожий на кожу.
Руководитель проекта Сэм Легисамон говорит , что такого уровня контроля над подобными материалами раньше не было. По словам исследователя, управление тем, как полимеры формируются во время печати, открывает новые возможности не только для производства, но и для всей науки о полимерах.
Команда проверила подход на наглядных примерах. С помощью CRAFT ученые напечатали мягкую модель черепахи, в которой разные участки получили разную гибкость и разные физические свойства. Позже исследователи из Техасского университета в Остине пошли дальше и за один сеанс создали подробную модель человеческой руки. Обычно для реалистичного медицинского макета приходится собирать десятки отдельных элементов, но новый метод позволил обойтись одной непрерывной печатью и одним материалом. Готовая модель сочетала жесткие внутренние «кости», упругие «связки» и мягкую наружную «кожу».
Авторы работы подчеркивают, что раньше схожих изменений структуры материала добивались с помощью агрессивной химии или сильного нагрева. CRAFT позволил получить такие же сложные структурные переходы одним только светом, без лишних и более тяжелых стадий обработки. Исследователи отслеживали изменения прозрачности и убедились, что регулировка освещения действительно меняет внутреннее строение материала.
В лаборатории считают, что новый подход меняет сам взгляд на производство пластиковых деталей. Теперь инженеры могут не просто принимать материал «как вышел из принтера», а заранее закладывать нужные свойства под конкретную задачу еще на этапе печати.
Практическое применение выглядит очень широким. Аэрокосмическая отрасль может получить детали, где одна зона выдерживает высокую температуру, а другая гасит вибрации. Энергетика сможет использовать новый метод для сложных систем, рассчитанных на высокие нагрузки, включая решения для ядерной безопасности. Биомедицина получит более реалистичные протезы и анатомические модели, которые точнее повторяют разную плотность костей и мягких тканей. Если технология доберется до массового производства, 3D-печать перестанет быть способом делать просто пластиковые формы и превратится в инструмент для создания деталей с заранее заданным «поведением» внутри одного изделия.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
