Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе разработали новую технику 3D-печати . Документ, подробно описывающий этот подход, был опубликован в трудах Национальной академии наук США, одном из самых избирательных и престижных научных журналов в мире. Их подход использует систему AM микрофлюидики на основе капелек и сопло нового типа, отличное от того, которое обычно используется в процессе 3D-печати на основе экструзии.

Как вы знаете, когда дело доходит до традиционных 3D-принтеров на основе экструзии , нить проталкивается через сопло, чтобы формировать окончательную структуру слой за слоем. Этот метод эффективен и рентабелен. Тем не менее, это создает две проблемы: во-первых, это очень затрудняет печать структур из более чем одного материала, и, во-вторых, получение нужной степени мягкости тоже довольно сложно. Вот где для решения этих проблем используется новая технология на основе капель.

Jiandi Wan — доцент химического машиностроения в Калифорнийском университете в Дэвисе, который возглавлял команду исследователей, работающих над проектом. Ван и его команда стремились разработать подход к 3D-печати на основе экструзии, который позволял бы модулировать вытянутую нить в точке печати с использованием капельных включений. Исследователи заметили, что сопло, используемое в экструзионных 3D-принтерах, очень похоже на другой тип устройства, которое изучала группа: стеклянные капиллярные микрофлюидные устройства. Эти устройства используют несколько сопел, размещенных друг в друге. Поэтому Вон и его команда поняли, что подобная модель может заменить существующие печатающие головки, используемые в 3D-печати.

Недавно разработанное устройство использует многофазную капельную систему для инкапсулирования капель раствора PEGDA (водного полиэтиленгликольдиакрилата) внутри обычного полимерного PDMS на основе кремния (полидиметилсилоксан). PDMS обтекает капельницу, создавая мельчайшие капельки PEGDA, которые затем вставляются в PDMS, когда оба материала перетекают на 3D-печатную деталь по мере ее изготовления.

Окончательная структура устройства чем-то напоминает знаменитый «лабиринт Pac-Man» с точками капель PEGDA, окруженными PDMS. Как только PEGDA диффундирует из капель, это мешает процессу полимеризации PDMS, заставляя материал размягчаться и делая структуру более гибкой. Гибкость структуры может быть дополнительно изменена путем изменения размера капель и скорости потока.

Вскоре новая техника может найти свое применение в биопечати, мягкой робототехнике и носимой электронике. « Я думаю, что это откроет новую область исследований, поскольку применение устоявшейся технологии микрофлюидики для 3D-печати представляет собой новое направление» , — говорит Ван.

Что вы думаете об этой системе на основе капель? Дайте нам знать в комментарии ниже.