Рука за раз: 3D-печать уже не будет прежней
Раньше в 3D-печати использовали пластик, который быстро затвердевает. Теперь же появились особые полимеры, которые лишь со временем становятся плотными, при этом оставаясь эластичными. Благодаря этому можно за один сеанс печати создать сложный многокомпонентный объект — например, аналог человеческой кисти.
Исследователи из университета ETH Zurich вместе со специалистами компании Inkbit смогли за один раз напечатать механическую руку с костями, связками и сухожилиями, изготовленными из разных материалов. Они использовали специальные тиоленовые полимеры, которые медленно затвердевают и обладают эластичными свойствами, быстро возвращаясь в исходное состояние после сгибания. Такие свойства идеально подходят, например, для изготовления связок. Кроме того, жесткость материала можно менять под конкретную задачу.
Свойства тиоленовых полимеров потребовали изменить подход к 3D-печати. Если при использовании твердых веществ специальный скребок принтера удаляет излишки после каждого слоя печати, то с эластичными веществами это не работает — они просто налипают на станок. А если не убирать образующиеся неровности, качество изделия снижается.
Прототипом для напечатанного насоса послужило сердце млекопитающих
Изображение: © Nature
Ученые попробовали использовать вместо очистки поверхности сканирование. Они добавили в принтер трехмерный лазерный сканер, который проверяет каждый напечатанный слой. Так что новый наносится с учетом корректировки.
Помимо руки, инженеры напечатали из тиоленовых полимеров жидкостный насос, похожий на сердце. Он имеет приводные мембраны, односторонние клапаны и внутренние полости для датчиков, встроенных в камеру.
Другие примеры напечатанных из тиоленовых полимеров изделий: робот на шести ногах и куб для поглощения вибраций
Изображение: © ETH Zurich / Thomas Buchner
Детали разработки описаны в журнале Nature. В своей статье ученые утверждают, что наглядно доказали возможность применения их метода для создания сложных функциональных роботов, позволяющих печатать изделия практически с любой внутренней структурой. Машины из мягких материалов, отмечают эксперты, имеют преимущества перед теми, которые сделаны из металла и жесткого пластика. Первые с меньшей вероятностью нанесут травму человеку при работе рядом с ним и более приспособлены для взаимодействия с хрупкими вещами.
