В Колумбийском университете изобрели новую технологию, которая позволит преобразовать процессы аддитивного производства и печатать платы, медицинское, симуляционное оборудование и даже роботов нажатием одной кнопки.
 
3D-печать сегодня массово используется в промышленном производстве для изготовления изделий. Так называемое селективное лазерное спекание (SLS), производит детали из порошков микронного масштаба, используя лазер для нагрева частиц.

Технологии SLS до сих пор были ограничены печатью из одного материала за один раз. "Это ограничение преследует отрасль и не позволяет ей полностью реализовать свой потенциал" - утверждает Ход Липсон, профессор по машиностроению в Колумбийском университете.. 
Липсон и его аспирант Джон Уайтхед перевернули лазер так, чтобы он был направлен вверх и таким образом открыли способ позволяющий SLS применять несколько материалов вместе. Ученым удалось создать рабочий прототип, который совместил два материала вместе в едином слое. Исследование было опубликовано в сети Additive Manufacturing. «Наши первые результаты впечатляют, - сказал ведущий автор Whitehead в пресс-релизе, - потому что они намекают на будущее, где любая деталь может быть изготовлена ​​нажатием кнопки, когда объекты, начиная от простых инструментов до более сложных систем, таких как роботы, могут быть извлеченным из принтера полностью сформированным, без необходимости сборки».

SLS заключается в сплавление частиц материала с помощью лазера, направленного вниз в раскаленный печатный слой. Готовая деталь растет снизу вверх, в процессе принтер распределяет равномерный слой порошка и применяет лазер для частичного плавления выбранного материала в слое. Потом принтер наносит второй слой порошка, и процесс повторяется до готовности изделия. Ученые буквально перевернули процесс с ног на голову. Они направили луч снизу вверх, так чтобы он проходил через дно пластины. А платформу для печати разместили на верхней поверхности одного из порошков. При таком процессе в соответствии с виртуальной схемой выборочно спекается некоторое количество порошка на платформе. Затем ее поднимают с применением расплавленного материала и переносят на следующую плиту, покрытую иным порошком, где процесс спекания повторяется. исследователи создали полностью функционирующий рабочий прототип. На нем был изготовлен 50-слойный образец толщиной 2,18 мм из порошка термопластичного полиуретана (ТПУ) со средней высотой слоя 43,6 мкм и многослойного материала из нейлона и ТПУ со средним слоем. высота 71 мкм. Таким образом ученые продемонстрировали возможность производить прочные и плотные изделия, всего лишь плотно прижимая пластину к свисающей части во время процесса спекания.

Липсон утверждает, что новая технология позволяет производить встроенные схемы, электромеханические схемы и компоненты роботов. Более того, возможным становиться промышленное изготовление градуированных сплавов, свойства которых постепенно изменяется, такие, как например, лопасти турбины с двумя материалами, один из которых выбран для сердечника, а другой для поверхности изделия. Сейчас ученые работают со смолами и металлическими порошками, чтобы с нуля создавать изделия с таким разбросом механических, химических и электрических свойств, которые пока не удавалось воплотить технологии SLS. Это открывает невиданные горизонты для производства сложного медицинского, симуляционного оборудования и даже роботов. Липсон заключил свой пресс-релиз утверждением, что новая технология позволит производить с помощью лазерного спекания очень сложные многокомпонентные детали, избегая процесс сборки. Аддитивное производство отныне сможет перейти от изготовления простых однородных деталей к печати активных интегрированных систем. 

Источник