Forskare vid UC Davis har utvecklat en ovanlig ny form av 3D-utskrift som använder droppbaserad flerfas emulsion.
En av de stora utmaningarna inom 3D-utskrift är oförmågan att hantera flera material. Dagens typiska 3D-skrivare kan 3D-skriva ut ett enda material åt gången, med vissa mer avancerade modeller som kan skriva ut med en liten handfull olika typer.
Detta är i allmänhet inte så användbart som det skulle kunna vara, eftersom typiska funktionella föremål är sammansatta av många material. Vanligtvis väljs de olika materialen eftersom de ger olika tekniska egenskaper för olika segment av objektet. Till exempel kan ett styvt material bilda höljet, medan ett mjukt gummiartat material kan bilda ett greppskikt på höljet.
En av UC Davis-forskarna, Jiandi Wan, observerade att munstyckena som användes vid 3D-utskrift var ganska lika de som användes i mikrofluidikutrustning, men att de var ganska rudimentära. Wan undrade om de komplexa mikrofluidikmunstyckena kunde utnyttjas i 3D-utskrift.
Det visar sig att de kan.
Droppbaserad flerfas emulsion
I experimentet kunde forskarna lägga till ett litet kapillärmunstycke till ett 3D-utskriftssystem. Denna apparat kunde leverera kontrollerade mängder droppar av ett andra material till huvudmaterialströmmen. Smådropparna var tillräckligt små för att effektivt bilda en emulsion vid avsättning.
Genom att variera mängden och tidpunkten för dropparna kunde forskarna modifiera egenskaperna hos den resulterande 3D-utskriften.
Till exempel kunde de kontrollera styvheten i materialet, kunna producera en mängd mjukhet inom ett tryck på begäran. Systemet kan tydligen acceptera "vattenhaltiga och flytande metalldroppar", vilket tyder på att en mängd olika egenskaper skulle kunna aktiveras inom ett 3D-utskriftsmaterial med detta tillvägagångssätt.
Faktum är att i tidningen säger de:
"Tillämpningen av mikrofluidik för flerfasiga eller oblandbara bläckblandningar (dvs emulsioner) i ett 3D-utskriftssammanhang är fortfarande i stort sett outforskat."
Deras utforskning vid denna tidpunkt verkar vara att utveckla praktiska metoder för 3D-utskrift av variabelt flexibla objekt och lägga till järnegenskaper, vilket är en bra bedrift. Jag misstänker dock att detta tillvägagångssätt kan ha mycket djupare konsekvenser.
Mikrofluidisk 3D-utskrift
Det finns ett par intressanta idéer här.
Föreställ dig först 3D-utskrift av ett objekt, men med möjligheten att kontinuerligt variera materialets hårdhet. Jag tror inte ens sådana föremål existerar idag, men om ett tillvägagångssätt för att producera dem var populärt skulle vi kunna se dem överallt.
De kan ha design som påminner om dagens skumliknande strukturer som genereras av FEA-system, förutom att de verkar solida men ändå ha komplexa flexibla strömmar som flödar inuti. Ny analysmjukvara kan naturligtvis behövas här.
Föreställ dig nu ytterligare var denna 3D-utskriftsmetod kan kontrollera inte bara flexibilitet utan också andra tekniska egenskaper genom att lägga till olika droppar och skapa ovanliga emulsioner. En del av ett tryck kan vara magnetiskt, ett annat flexibelt, ett annat ledande, transparent, etc. Du förstår.
Återigen kommer vi att behöva lite ny och mycket komplex programvara för att hantera den fantastiska förmågan.
En sak till:
Medan författarna till tidningen är Hing Jii Mea, Luis Delgadillo och Jiandi Wan, säger tidningen också detta:
"Redigerad av Joseph M. DeSimone".
Dr. DeSimone är ingen mindre än grundaren av Kol, ett av de ledande företagen som producerar 3D-skrivare.
Jag undrar var den här tekniken kan ta vägen.
