Новая технология 3D-печати сокращает количество отходов и ускоряет производство.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Делфтского технологического университета представили новую технологию 3D-печати, которая повышает эффективность производства индивидуальных объектов при одновременном сокращении отходов материала.

В этом методе, известном как глажка с модулированной скоростью, используются термочувствительные материалы для создания сложных, многотекстурных изделий за один процесс печати, что исключает необходимость трудоемкой замены сопел, Массачусетский технологический институт открыть В пресс-релизе.

По мнению исследователей, традиционные методы 3D-печати из нескольких материалов часто требуют использования нескольких сопел, что приводит к чрезмерным отходам материала и увеличению времени производства.

Напротив, в недавно разработанной технологии используется принтер с двумя соплами.

Первое сопло наносит термочувствительные волокна, а второе сопло, действующее как «гладильный» инструмент, использует тепло для управления свойствами материала, включая цвет и текстуру.

Регулируя скорость второго сопла, исследователи могут добиться определенного уровня непрозрачности и текстуры, не требуя каких-либо модификаций оборудования принтера.

Мустафа Дога Доган, докторант Массачусетского технологического института и соавтор исследования, подчеркнул потенциал этой технологии: «Сегодня у нас есть настольные принтеры, которые используют умную комбинацию небольшого количества чернил для создания широкого спектра оттенков и текстур. Мы хотим иметь возможность делать то же самое с помощью принтера». 3D – использование ограниченного набора материалов для создания более разнообразного набора свойств для 3D-печатных объектов.

Это исследование, результат сотрудничества Догана и Жени Дубровски из Делфтского технического университета, а также Стефани Мюллер из факультета электротехники и информатики Массачусетского технологического института и CSAIL, будет представлено на предстоящем симпозиуме ACM по программному обеспечению и технологиям пользовательского интерфейса.

Используйте скорость, чтобы контролировать нагрев

По словам исследователей, мотивацией этого исследования было изучение более эффективных способов достижения многофункциональной 3D-печати с использованием одного материала.

Традиционные методы обычно полагаются на одно сопло как для печати, так и для нагрева, что может занять много времени и привести к деградации нити.

Чтобы преодолеть эти проблемы, команда разработала технологию, которая печатает с помощью одного сопла и использует второе сопло для повторного нагрева материала.

Марва Аль-Алави, аспирантка факультета машиностроения Массачусетского технологического института, сравнила этот процесс с движением пальца над пламенем, объяснив, что скорость, с которой движется второе сопло, влияет на температуру нагреваемого материала.

Это позволяет достигать различных температур без изменения источника нагрева.

Исследователи создали теоретическую модель, чтобы определить скорость, необходимую второму соплу для нагрева нити до точных температур, соответствующих конкретным цветам и текстурам.

Они интегрировали эту модель в простой в использовании интерфейс, преобразовав пиксели 3D-модели в подробные инструкции по печати.

Эффективность и разнообразие в производстве

В своих экспериментах команда протестировала три различных термочувствительных нити.

Первый, пенистый полимер, мог создавать различные оттенки и текстуры, расширяясь при нагревании.

Исследователи также провели эксперименты со струнами, содержащими древесные и пробковые волокна, которые можно обуглить и получить темный цвет.

Демонстрация новой технологии включала производство частично прозрачных бутылок для воды и декоративных велосипедных ручек, предназначенных для улучшения сцепления.

Метод глажки с регулируемой скоростью значительно сократил время печати по сравнению с традиционными методами работы с несколькими материалами, которые часто могут продлить производство на несколько часов и увеличить расход материала.

Заглядывая в будущее, исследовательская группа планирует изучить дополнительные термочувствительные материалы и выяснить, как скоростное глажение может изменить механические и акустические свойства определенных предметов.