Nowa technologia druku 3D pozwoli na uzyskanie złożonych kształtów

Druk 3D sterowany dźwiękiem. Technologia rodem z filmów SF

Druk 3D jest możliwy dzięki światłu lub ciepłu. Teraz pojawiła się trzecia opcja – dźwięk.

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