Zarówno miękkie, jak i sztywne elementy dzięki żywicy do druku 3D
Laboratorium Narodowe Lawrence LivermoreChociaż coraz więcej urządzeń jest opracowywanych do użytku na lub w naszych ciałach, takie urządzenia zwykle nie są zbyt "podobne do ciała". Nowa żywica do druku 3D może to zmienić, umożliwiając zmienną sztywność pojedynczych obiektów.
Z wyjątkiem kości, nasze ciała składają się prawie w całości z miękkich tkanek biologicznych. Z drugiej strony, przedmioty takie jak implanty medyczne lub elektronika do noszenia prawie zawsze zawierają co najmniej kilka sztywnych elementów.
Nawet jeśli urządzenia te zawierają bardziej miękkie materiały syntetyczne, zawsze istnieje ostra granica, w której miękkie i sztywne materiały są ze sobą połączone. Granice te są potencjalnym źródłem dyskomfortu, ograniczonej funkcjonalności i uszkodzeń mechanicznych pod wpływem naprężeń.
W naturze takie ostre granice są zwykle unikane dzięki tkankom biologicznym, które stopniowo przechodzą od niskiej do wysokiej sztywności, gdy rozciągają się od jednego punktu do drugiego. Na przykład ścięgna łagodzą przejście od stosunkowo miękkiej tkanki mięśniowej do sztywnej kości.
Naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) i Meta odtworzyli teraz tę jakość w "jednogarnkowej" żywicy tiolowo-epoksydowej do druku 3D. Podobnie jak w przypadku innych światłoczułych żywic, ta zmienia się ze stanu lepkiego w stały pod wpływem światła. Obiekty są tworzone poprzez rzutowanie tych wzorów do przezroczystych komór żywicy.
W tym przypadku jednak intensywność światła określa sztywność ciała stałego. Dlatego też, poprzez strategiczne zmienianie tej intensywności w trakcie jednej budowy, możliwe jest uzyskanie jednoczęściowego przedmiotu, który stopniowo przechodzi od miękkości w jednym obszarze do sztywności w innym. Wytrzymałość materiału również wzrasta nawet 10-krotnie w całym gradiencie.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
W ramach demonstracji technologii naukowcy wykorzystali ją do wydrukowania jednoczęściowego urządzenia noszonego na palcu, które konwertuje wiadomości tekstowe na alfabet Braille'a. Po podłączeniu do pompy powietrza, urządzenie do noszenia wpycha i wypycha powietrze z podkładek, które naciskają na opuszek palca użytkownika, replikując wrażenie dotykania podniesionych znaków alfabetu Braille'a.
– Ta praca miała na celu sprawdzenie, czy możemy zaprojektować ciągłe gradienty mechaniczne od miękkiego do sztywnego w jednym systemie żywicy – powiedział główny naukowiec, dr Sijia Huang z LLNL. – Tutaj drukujemy wszystko, co widzimy, po prostu używając dawki światła do kontrolowania modułu.
Źródło: Lawrence Livermore National Laboratory
