Druk 3D sterowany dźwiękiem. Technologia rodem z filmów SF

Druk 3D jest możliwy dzięki światłu lub ciepłu. Teraz pojawiła się trzecia opcja – dźwięk.
Nowa technologia druku 3D pozwoli na uzyskanie złożonych kształtów
Nowa technologia druku 3D pozwoli na uzyskanie złożonych kształtów

Większość obecnie stosowanych metod druku 3D polega na reakcjach aktywowanych przez światło lub ciepło, aby uzyskać obiekty o precyzyjnych kształtach. Technologia zwana bezpośrednim drukowaniem dźwiękiem (DSP) może całkowicie zrewolucjonizować nie tylko branżę druku 3D, ale i cały przemysł. Została ona opracowana przez uczonych z Uniwersytetu Concordia i opisana w Nature Communications.

Częstotliwości ultradźwiękowe są już wykorzystywane w procedurach niszczących, takich jak laserowa ablacja tkanek i guzów. My chcieliśmy wykorzystać je do stworzenia czegoś.prof. Muthukumaran Packirisamy z Uniwersytetu Concordia

Okazuje się, że zogniskowane fale ultradźwiękowe można wykorzystać do wywołania reakcji sonochemicznych w regionach kawitacji o niewielkich rozmiarach – mówiąc wprost: w mikroskopijnych pęcherzykach powietrza. Dzięki ekstremalnym wartościom temperatury i ciśnienia, możliwe jest tworzenie wstępnie zaprojektowanych geometrii, których nie da się wytworzyć za pomocą innych technik.

Odkryliśmy, że jeśli użyjemy pewnego rodzaju ultradźwięków o określonej częstotliwości i mocy, możemy stworzyć bardzo lokalne, bardzo skoncentrowane obszary reakcji chemicznych. Zasadniczo pęcherzyki można wykorzystać jako reaktory do napędzania reakcji chemicznych, które przekształcają płynną żywicę w ciała stałe lub półstałe.Dr Mohsen Habibi z Uniwersytetu Concordia

Testy wykazały, że reakcje wywołane przez oscylacje ukierunkowane falami ultradźwiękowymi są intensywne, choć trwają tylko pikosekundy. Temperatura wewnątrz pęcherzyków wzrasta do ok. 15 000 Kelwinów, a ciśnienie przekracza 1000 barów.

Naukowcy eksperymentowali na polimerze stosowanym w produkcji dodatków, zwanym polidimetylosiloksanem (PDMS). Nowa technika może sprawdzić się w branżach, w których wykorzystuje się skomplikowane i delikatne urządzenia. Polimery PDMS wykorzystuje się w przemyśle mikroprzepływowym oraz do tworzenia biosensorów. Skorzystać z możliwości DSP powinno także lotnictwo.

Udowodniliśmy, że możemy drukować z wielu materiałów, w tym polimerów i ceramiki. W następnej kolejności zamierzamy wypróbować kompozyty polimerowo-metalowe, a docelowo chcemy tą metodą drukować metale.prof. Muthukumaran Packirisamy