Вопросы и ответы:Жидко-твердая совместная печать полных функциональных систем

Профессор Роберт Маккарди и его команда из Университета Колорадо в Боулдере разработали и охарактеризовали метод печати трехмерных структур с одновременным использованием различных материалов, включая жидкости и твердые тела, для создания полных функциональных систем, а не только отдельных компонентов.

Технические обзоры: С чего вы начали этот проект?

Профессор Роберт МакКарди: Мой опыт связан с робототехникой, и в начале работы над диссертацией я был очень взволнован, пытаясь подумать о том, как мы могли бы автоматизировать проектирование и производство роботов — это до сих пор является основной мотивацией моей работы.

Моя цель — разработать инструменты, которые позволят разработчикам-людям очень быстро реагировать на новые потребности и очень быстро проектировать, а затем изготавливать роботов для этих нужд.

Технические обзоры: Можете ли вы рассказать нам больше о процессе?

МакКарди: Как правило, все чернила для струйной печати наносятся в виде жидкости, а затем подвергаются воздействию тепла или света и превращаются в твердое вещество. Но если мы также включим материалы, которые постоянно остаются в виде жидкости, мы можем использовать жидкость в качестве вспомогательного материала.

У нас есть три разных сценария, основанных на двух разных материалах, которые мы рассматриваем. Если один из материалов более плавучий, чем другой, они разделятся, как вода и масло. Если между двумя материалами существует разность поверхностного натяжения, верхняя капля, которая в противном случае провалилась бы сквозь нижнюю, удерживалась бы на границе раздела за счет своего поверхностного натяжения.

И, наконец, даже если плотность неправильная и даже если поверхностное натяжение неправильное, если вы можете фотополимеризовать его достаточно быстро, чтобы он переходил из жидкости в твердое, пока он все еще находится на поверхности, и у вас есть другие капли, примыкающие к нему. , они также фотополимеризуются. Тогда вы могли бы потенциально создавать физические структуры, которые были бы зафиксированы на месте и не продолжали бы погружаться в жидкость.

Это позволяет нам печатать структуры, например, спирали, которые было бы невозможно очистить с помощью существующих вспомогательных материалов. Для струйного метода требуется вспомогательный материал, но в конечном итоге вам придется его удалить.

Однако существующие вспомогательные материалы довольно сложно удалить из каналов в виде сложной спирально-капиллярной структуры, которую мы создали в нашей лаборатории. В нашем методе из-за низкой вязкости поддерживающего материала он легко вытекает из всех каналов с небольшим потоком жидкости.

Мы печатаем твердое тело и жидкость одновременно. Итак, все готово к работе, как только вы смоете вспомогательный материал.

Технические обзоры: То, над чем вы работаете, — это своего рода основные гайки и болты, которые можно использовать для создания вещей в будущем?

МакКарди: Правильно — мы хотим добавить больше красок в палитру художника. Жидкость – важный элемент, потому что он передает преимущества, которые не обязательно поможет простое добавление твердого тела другого цвета.

Мы собираемся продолжить тему роботов, но исследовать и расширять различные типы структур, которые мы можем создавать.

Отредактированная версия этого интервью опубликована в выпуске журнала Tech Briefs за июнь 2022 г. .