新突破!3D打印冰材質(zhì)
魔猴君 行業(yè)資訊 799天前
2022年8月21日,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(CMU)的研究人員,開發(fā)了一種3D打印微小藝術(shù)冰結(jié)構(gòu)的方法。根據(jù)該大學(xué)官方網(wǎng)站上發(fā)表的一篇文章,這種高速、可復(fù)制的制造方法,未來將“徹底顛覆”3D打印技術(shù) 。同時,該技術(shù)未來可廣泛用于先進(jìn)制造業(yè)和生物醫(yī)學(xué)工程。
△使用3D打印技術(shù),制造出復(fù)雜的冰結(jié)構(gòu)
該研究的共同作者、該大學(xué)機(jī)械工程博士學(xué)者Akash Garg說:“使用我們的冰3D打印工藝,我們可以制造出具有平滑壁,和平滑過渡分支結(jié)構(gòu)的微觀冰模板,該技術(shù)未來可以用于,制造內(nèi)部具有明確空隙需求的微型零件。
技術(shù)背景
Garg和CMU化學(xué)工程博士后助理Saigopalakrishna Yerneni合作開展了這項(xiàng)研究。
水被認(rèn)為是生物工程應(yīng)用的最佳選擇,因?yàn)樗堑厍虮砻孀钬S富的物質(zhì),也是所有生物體的主要構(gòu)成部分。由水成冰,簡單而快速的相變過程,使得它成為一種對環(huán)境非常友好的結(jié)構(gòu)材料。
Garg說:“沒有比水更具有生物相容性的天然材料了。”
△自由形態(tài)的冰打?。?/span>3D-ICE)。A) 定制的3D打印系統(tǒng)及其主要部件,包括冷卻系統(tǒng)、運(yùn)動臺、壓電噴嘴。B) 壓電噴墨噴嘴用于將水滴(直徑=50微米)噴射到保持在-35°C的冷構(gòu)建平臺上。構(gòu)建平臺的平面(X-Y)運(yùn)動與水滴排放同步進(jìn)行,以打印復(fù)雜的冰的幾何形狀
它是如何工作的?
打印的冰結(jié)構(gòu)被用作 "反向成型 "或冰模板用作犧牲幾何形狀,冰結(jié)構(gòu)被浸泡在冷卻的結(jié)構(gòu)材料中,如液體或凝膠形式的樹脂。
在材料定型或固化后,水被移除。為此,冰可以被融化以排空水分。另外,冰也可以通過將其轉(zhuǎn)化為水蒸氣而不是液態(tài)水來升華。因?yàn)楸梢院苋菀椎厣A,所以在澆鑄和固化周圍的結(jié)構(gòu)材料后,它可以很容易地被移除。
一個高分辨率的3D打印系統(tǒng),被用來將水滴沉積到一個零下35攝氏度的溫控平臺上,從而迅速將水轉(zhuǎn)化為冰。
新工藝通過調(diào)節(jié)水滴的噴射頻率并與平臺運(yùn)動同步,可實(shí)現(xiàn)打印具有光滑表面和具有平滑過渡的分支幾何形狀。
△如需獲得更多信息,該研究已發(fā)表在《高級科學(xué)》上
驚人的成就
研究人員通過用冰打印一棵樹、一個繞桿的螺旋線,甚至一個一米五高的章魚小雕像來證明這一點(diǎn)。由于水的快速相變和冰的強(qiáng)度,因此,3D打印可以實(shí)現(xiàn)任意的冰結(jié)構(gòu),不需要耗時的逐層打印或支持結(jié)構(gòu)。
Garg解釋說,我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),以確定以可重復(fù)的方式制造具有直線、傾斜、分支和分層幾何形狀的光滑冰結(jié)構(gòu)所需的打印路徑、運(yùn)動速度和液滴頻率。
監(jiān)督這項(xiàng)研究CMU工程研究加速器的副主任Burak Ozdoganlar解釋: “這是一項(xiàng)令人驚奇的成就,將帶來令人興奮的科學(xué)進(jìn)步。”
他接著說:“我們相信這種方法具有巨大的潛力,它可以徹底改變組織工程和其他領(lǐng)域,這些領(lǐng)域需要具有復(fù)雜通道的微型結(jié)構(gòu),如微流控和軟機(jī)器人。”
該團(tuán)隊宣稱,在短短一年內(nèi),冰3D工藝就可以用于工程應(yīng)用,如為軟體機(jī)器人創(chuàng)造氣動通道。然而,組織工程的臨床應(yīng)用將需要更長的時間。未來,這種新工藝方法,還可以為微流體、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備、柔性電子和藝術(shù)帶來新的機(jī)遇。
來源:https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guowaikuaidi/43162.html