Исследователи Университета Северной Каролины разработали уникальный метод аддитивной печати силиконом. Удивительно, но весь процесс происходит в воде. Подход очень схож с возведением песочных замков, ведь частицы силикона образуют особые мостики, подобные соединениям мокрого песка.
Как это все получилось?
В процессе печати задействуются как жидкие, так и твердые силиконовые частицы. Исследователи использовали для работы особый материал, известный как полидиметилсилоксан или PDMS. Его частицы объединяются с водой (последняя применяется в качестве связующего вещества). В результате получаемые структуры могут быть крайне полезными для биомедицины, а также мягкой робототехники. Ученые утверждают, что 3D-печать силиконом позволит создавать поддерживающие конструкции прямо на живой ткани.
Руководитель исследовательской команды, которая работала над этим проектом, Орлин Д. Велев, заявляет о простоте данного аддитивного метода. Нет необходимости в применении химических веществ и реагентов, а также дорогой техники. Его команде удалось разработать простой метод, с помощью которого можно заправить 3D-принтер двумя видами силикона и печатать даже под водой.
Настоящий прорыв в биомедицине
Многие исследователи пытались найти способ печати силиконом. Но до этого времени все попытки заканчивались фиаско. В основном для печати использовали либо нагревание материала, либо специальную химию. Команде же Велева удалось практически невозможное. Ученые добились успеха с помощью многофазной системы только двух материалов.
После того, как силиконовые структуры экструдиированы, они подергаются тепловому воздействию. Затвердевают они при температуре 85 градусов. В итоге получится производить гибкую, пористую структуру, которая может найти активное применение в биомедицине.
Занимает особенное место, ведь именно здесь в полной мере раскрываются её уникальные возможности. Помимо невероятных перспектив в области 3D биопечати методика может оказаться чрезвычайно полезной для создания хирургических инструментов нового поколения. А 3D печать силиконом будет полезной в сфере функциональных моделей для обучения будущих врачей. О последнем пункте поговорим подробнее.
Инновационная 3D печать силиконом
Аббревиатура FAM расшифровывается как Full-color, Adjustable hardness, and Multi-material 3D printing. Дословно это можно перевести как «полноцветная 3D печать различными материалами с регулируемой степенью жёсткости». Систему разработали основатели компании San Draw Гэри Чанг и Майкл Лу, двое выпускников Стэнфордского университета. Инновационная методика 3D печати предназначена для изготовления цветных моделей из силикона — гибкого и приятного на ощупь материала, который может имитировать кожу и прочие органические ткани. Это свойство позволяет с удобством применять его в обучающих целях для студентов-медиков, пациентов и т.д.
3D печать силиконом: особенности
В методике FAM использована цветовая палитра CMYK струйной технологии печати, благодаря чему она позволяет производить . Поскольку в качестве применяется жидкий силикон, самостоятельно затвердевающий в процессе, методика не требует плавления материала, благодаря чему в устройстве доступно управление жёсткостью создаваемого изделия. Это достигается путём регулировки внутренней структуры
Печатать пластиком - скучно? Мне - тоже, поэтому сегодня я расскажу свою идею как делать силиконовые изделия на обычном 3Д принтере.
Сейчас я участвую в одном проекте интерьерных вещей - мы экспериментируем с различными технологиями для производства предметов. Почти всё изначально проектируется в 3D, поэтому ключевой технологией является 3д печать.
Но сама по себе 3д печать имеет ограничения. Когда мы печатаем по технологии FDM (обычные 3д принтеры), то, соответственно, оказываемся ограничены в выборе материалов, качестве поверхности, времени печати.
Поэтому давно назревала задача: обойти какое-то из ограничений FDM 3D печати с помощью минимальных усилий.Идея
Суть моей идеи такова: получить изделие из литьевого силикона, но лить его прямо в напечатанную форму!
В чём тут инновационность? А в том, что обычно для этого создается силиконовая форма, а она снимается с мастер-модели. То есть, если лить силикон прямо в напечатанную форму, то мы избавляем себя от затрат на литьё формы, а ведь на форму требуется иногда в несколько раз больше силикона чем на само изделие. Давайте же приступим к реализации.
Реализация идеи литья в напечатанную форму
Забыл сказать - сейчас мы экспериментируем с изготовлением светильников. Поэтому, первым делом надо обдумать каким образом должно функционировать наше изделие и как будет заливаться силикон. В результате учета всех нюансов печати и литья, дизайнер создала вот такую 3Д модель светильника:
Эта модель одновременно является так же моделью для печати формы, вот такой вот трюк. Отчетливо видна полость внутрь которой и будем заливать материал
Объект получился средних размеров - в высоту 23 см и в диаметре 11 см. Давайте уже печатать наконец.
Печатать решили на нашем большом 3д принтере, т.к. у него стояло сопло 1,0 мм - поэтому печать была быстрой, а форма получилась прочной, хоть и толщиной всего в 1 стенку. Материал - ABS. Естественно, печатаем только стенки - никакого заполнения.
Кстати, вот фото этого Царь -принтера:
Область его печати - 1,2 м х 1,2 м, поэтому печатать такую маленькую штуку конечно немного смешно. Если кому-то будет интересно, то напишу про него статью, он почти доработан и имеет очень интересные фишки.
Итак, форма получена:
Снизу видно насколько толстая ширина линии. Носик вверху специально удлиннен, чтобы была возможность его потом ровно срезать.
Вообщем, получилось шикарно с первого раза. Теперь надо залить внутрь силикон. Не забудьте загерметизировать форму, заклеив все мелкие дырочки, например, термоклеем.
К сожалению, процесса литья не смог снять, т.к. силикон сильно пачкается, а особо медлить было нельзя.
Далее силикон затвердел и через сутки мы сломали форму, достав силиконовое изделие.
По задумке дизайнера это должен быть светильник с полупрозрачными шипами. Но лить шипы мы не стали и решили просто напечатать. Чтобы вставить шипы проделали в силиконе отверстия.
Результат
Это получился светильник, например, для бара. По задумке он не одинок и находится в подобном интерьере.
Поверхность полностью повторила фактуру послойной 3Д печати, но, так как слой был толстый - около 0.6 мм, то он различим глазом и интересно переливается. На ощупь очень необычно - он мягкий, а кажется напечатанным из черного пластика.
В итоге дизайнерская задумка была реализована. По затратам времени и денег получилось достаточно экономично, но самое главное что опробован ещё один способ использования 3д печати, а это значит что большей идей сможет реализоваться.
Оффтопик
Насчет печати из пластика - есть у нас и светильник который полностью печатается. Очень долго печатается, весит наверное килограмм. Вот он:
Высота его - около 30 см, так что достаточно большой. Светит хорошо и на стенах рисует интересный узор.
Другие светильники можете посмотреть на сайте проекта.
P.S. Интересно было бы услышать ваши идеи на тему производства таким вот образом. В следующий раз надеюсь рассказать про печать непосредственно самим силиконом.
Вконтакте
Одноклассники
Компания Fripp Designs (Великобритания) представила новый силиконовый 3D-принтер Picsima Silicone, который может печатать объекты без поддержек.
Новый трехмерный принтер от компании Fripp Designs
«Наша новая модель имеет ряд конкурентных преимуществ. Во-первых, она может создавать мягкие и тонкие объекты с мягкостью до 10 ШорА и толщиной до 400 микрон , – рассказывают сотрудники Fripp Designs. – Во-вторых, мы используем доступные расходные материалы от самых известных производителей. В-третьих, новинка сможет печатать изделия без поддерживающих материалов ».
Новинка может печатать модели размером 10х10х3 см. В соответствии с представленной ниже шкалой, изделия, напечатанные Picsima Silicone, относятся к категории экстра мягких.
Таблица мягкости / жесткости различных материалов
Объекты такого рода можно изгибать и растягивать, и они при этом не деформируются, не рвутся и не ломаются. Разрешение печати у Picsima Silicone довольно низкое (0,4 мм), но оно не мешает использовать новый принтер для различных целей.
3D-печатные силиконовые модели
Для печати можно использовать самый обыкновенный силикон, который продается в магазинах. Это значит, что пользователю не придется тратить большие суммы денежных средств на расходники для 3D-печати . Большинство из доступных расходных материалов пригодны для изготовления пищевой упаковки и медицинских изделий.
Цепь, напечатанная на Picsima Silicone
Компания-разработчик решила запатентовать свой принтер еще в октябре 2013 года. В октябре 2014 года она подписала договор о патентной кооперации. В не столь отдаленном будущем Fripp Designs планирует поставить производство новой модели на поток, но для этого требуются существенные вливания оборотного капитала. А пока компания решила организовать сервис по 3D-печати силиконовых изделий. Возможно, эта мера позволит собрать средства на запуск новых принтеров в массовое производство.
Друзья, небольшое вступление!
Перед прочтением новости, позвольте пригласить вас в крупнейшее сообщество владельцев 3D-принтеров. Да, да, оно уже существует, на страницах нашего проекта!
Большинство современных 3D-принтеров печатает объекты из PLA- и ABS-пластика. Однако английская компания Fripp Designs сконструировала устройство, которое способно создавать изделия из силикона и без поддерживающего материала. Новый принтер получил название Picsima Silicone .
«Никто прежде не печатал силиконом так, как мы, - утверждает компания. - Наш подход отличается от других методов печати мягкими полимерами, поскольку мы пользуемся доступными силиконами от хорошо известных производителей. Наш уникальный IP позволяет контролировать полимеризацию силикона. Преимущество Picsima silicone заключается в том, что он способен печатать очень мягкие (10 Шор А) и очень тонкие изделия (листы толщиной 400 микрон)».
На 3D-принтере Picsima Silicone можно печатать силиконовые изделия размером 100 мм х 100 мм х 30 мм. Хотя разрешение печати составляет всего 0,4 мм, этот принтер все равно можно использовать для разных целей.
В видео ниже Стив Робертс, соучредитель Fripp Designs, сравнивает силикон с гибким материалом Tango Black, который используется во время печати на 3D-принтерах Connex компании Stratasys. У изделий из силикона показатель твердости составляет всего 10 Шор А, в то время как у изделий из Tango Black - 27 Шор А. В таблице ниже видно, что число 10 Шор А близко к категории «экстра мягкий». Это означает, что силиконовое изделие можно растягивать и изгибать, и оно не сломается и не порвется.
Что еще важнее, для печати используются силиконы, которые можно приобрести в обычном магазине. Это означает, что пользователям не придется тратить крупные суммы денег на материал. Кроме того, эти силиконы уже получили одобрение на применение в медицинской и пищевой сферах.
«Идея печати из сетчатых полимеров пришла нам в голову, когда мы разрабатывали новый метод изготовления мягких протезов (этот проект проходил при поддержке Wellcome Trust), - объясняет представитель Fripp Designs. - При этом мы использовали уже существующую технологию 3D-печати, предложенную 3D Systems: изготовление протеза из базового материала на основе крахмала, который потом обрабатывался медицинским силиконом. К несчастью для пациентов, наш метод не получил одобрения, так как при изготовлении протезов использовался крахмал. Однако Fripp Design Limited увидела в этом вызов своим возможностям. Так у нас появилась мотивация для разработки метода 3D-печати силиконом».
Компания подала патент на свое изобретение в октябре 2013 года и подписала договор о патентной кооперации в октябре 2014 года. В будущем Fripp Designs планирует продавать свои 3D-принтеры, однако для этого требуется крупное вливание оборотного капитала. Поскольку эта технология уже доказала свою эффективность, Fripp Designs решила запустить сервис по 3D-печати изделий из силикона. Если у вас есть потребность в подобной услуге, загляните на сайт компании .
Посмотрите видео ниже:
«В этом 3-минутном видео показаны возможности технологии 3D-печати таким сетчатым полимером, как силикон, а также дан ответ на вопрос, почему наш метод лучше метода Stratasys», - говорит представитель компании.