Новая технология 3D-печати позволяет создавать объекты при помощи звуковых волн

Самые распространенные технологии 3D-печати заключаются в укладке слоев расплавленного пластика, в плавлении металлического порошка светом мощного промышленного лазера или использования луча ультрафиолетового лазера, который заставляет полимеризоваться и укрепиться полимер, находящийся в жидком состоянии. А недавно исследователи из университета Конкордии, Канада, продемонстрировали новый подход к трехмерной печати, в котором используются звуковые волны. И этот новый подход получил название «прямая звуковая печать» (Direct Sound Printing, DSP).

В технологии DSP 3D-печати используются узконаправленные ультразвуковые импульсы, фокусируемые в емкости, заполненной полимером PDMS (полидиметилсилоксан, polydimethylsiloxane). В точке максимальной фокусировки ультразвукового луча возникает область, колеблющаяся с ультразвуковой скоростью. Это, в свою очередь, приводит к формированию там микроскопических пузырьков.

Высокая скорость колебаний пузырьков приводит к тому, что их температура поднимается до 15 тысяч Кельвинов (14 727 градусов Цельсия), а давление внутри их достигает 1000 бар. Такой подъем температуры и давления длится в течение нескольких пикосекунд (триллионных долей секунды), но этого достаточно для полимеризации материала в точке, где находится пузырек.

Перемещая ультразвуковой излучатель и регулируя дальность фокусировки луча, можно создать внутри емкость трехмерный объект любой формы и сложности. Более того, технология DSP позволяет печатать объекты прямо внутри других объектов, не оказывая на них никакого пагубного влияния.

К примеру, при помощи технологии DSP возможно произвести ремонтные работы какого-нибудь механизма, не вскрывая его корпус, что может оказаться очень полезным для проведения ремонта и обслуживания спутников прямо в космосе. Или же эта технология позволит напечатать имплантат прямо в теле пациента, в месте, куда предварительно была сделана инъекция полимера, не представляющего опасности для человеческого организма.

Помимо полимера PDMS канадские исследователи уже опробовали технологию DSP для изготовления объектов из керамического материала. А на очереди стоят эксперименты с чистыми металлами и металл-полимерными композитами.