Новости 19 апреля 2022

Ученые придумали, как напечатать полностью готового робота на 3D-принтере

Команда из CU Boulder придумала, как объединить на 3D-принтере печать твердых и жидких компонентов: так можно сделать полностью готового робота.

Авторы новой работы считают, что, смешивая твердые вещества и жидкости, 3D-принтеры могут создавать устройства, которые будут более гибкими, динамичными и полезными. Например, можно напечатать носимые электронные устройства с проводами или даже модели, имитирующие мягкость настоящих человеческих органов.

Я думаю, что мы можем создать полноценную систему, например, робота, используя этот процесс.
Роберт Маккарди, старший автор исследования и доцент кафедры машиностроения имени Пола М. Рэди

Авторы считают, что их идея похожа на переход от черно-белой печати к цветной. В цветных принтерах объединяют небольшое количество основных цветов, чтобы создать огромную палитру. То же самое работает и в отношении разных материалов. Если у вас есть принтер, который использует несколько видов материалов, вы можете комбинировать их по-новому и создавать гораздо более широкий диапазон механических свойств, отмечает Маккарди.

Обычные принтеры создают изображение, нанося жидкие чернила с помощью тысяч точек. Струйные 3D-принтеры, напротив, используют печатающую головку для нанесения крошечных капель жидкости, называемых вокселями. После этого воксели оседают и затвердевают.

Но, по словам авторов, есть случаи, когда нужно оставить вещество жидким. Некоторые инженеры, например, используют жидкости или воск для создания крошечных каналов в твердых материалах, которые они затем опорожняют на более позднем этапе. Это похоже на то, как капли воды образуют подземные ходы и пещеры.

Авторы новой работы придумали, как создать такие же пустые пространства в деталях, напечатанных на 3D-принтере. Сначала они разработали серию компьютерных симуляций, чтобы исследовать, как работает печать различных видов материалов рядом друг с другом.

По словам Маккарди, одна из больших проблем заключается в следующем: как предотвратить смешивание капель твердых материалов с жидкими материалами, даже если капли твердого материала печатаются непосредственно поверх капель жидкости.

Дальше они выяснили, что поверхностное натяжение жидкости можно использовать для поддержки твердого материала. В таком случае лучше использовать жидкий материал, который более плотный, чем твердый. Тут работает та же физика, которая позволяет нефти плавать поверх воды.