В большинстве случаев для 3D-печати используются мягкие или легкосплавные материалы. Учёным из гарвардского института Висса по биоинженерии (Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering) удалось разработать и собрать 3D-принтер, использующий для печати металл. В основе лежит принцип, похожий на тот, что присутствует в ручках для 3D-печати — в них материал застывает практически сразу после того, как покидает сопло.
В случае с металлическим принтером застывание происходит при помощи лазера, наведённого на струю серебряного нанопорошка. Процесс 3D-печати с использованием лазера позволяет создавать трёхмерные объекты, за счёт моментального застывания подаваемого нанопорошка прямо в воздухе на выходе из сопла.
Один из разработчиков Марк Скайлар-Скотт отмечает, что именно правильная фокусировка лазера на струе нанопорошка вызвала наибольшие сложности. Если лазер оказывается близко к соплу, то затвердевание происходит прямо внутри подающей металл трубки. Если же лазер оказывается немного дальше, то может возникнуть проблемы с прочностью всей напечатанной конструкции. В целом такая технология может полностью изменить рынок 3D-печати за счёт огромного потенциала — по толщине напечатанные токопроводящие провода могут быть меньше человеческого волоса.
«Этот сложный способ использования лазера повышает возможности 3D-печати, стирая некоторые из ограничений для различного вида продукции», — заявил глава гарвардского института Висса по биоинженерии Дональд Ингбер.
Гибкая настройка и потенциал к улучшению потенциально позволяет использовать такой принтер для печати элементов и других материалов для нательной электроники, а также медицинских устройств. Но все будет зависеть от итоговой стоимости принтера.
Комментарии (31)
devlind
18.05.2016 07:41Так есть же 3Д принтеры которые печатают по металлу. В чем прелесть этого?
vasimv
18.05.2016 10:10Если сравнивать с SLS/DMLS/EBM принтерами (послойная печать лазером на тонких слоях металлического порошка) — тем что гораздо более экономично (не надо заполнять огромную емкость порошком), габариты меньше (не нужна эта самая емкость, в которой печатается деталь), более простая конструкция (нужно только головку двигать, без необходимости делать сложную систему нанесения ровного слоя порошка), быстрая печать. Как минус — точность печати меньше.
Wesha
18.05.2016 07:41+7> фокусировка лазера на струе подаваемого металла
Ох уж мне эти горе-переводчики…
Английским же по белому сказано: «A focused laser instantly heats and solidifies nanoparticles»
Из сопла принтера подаётся серебряный нанопорошок. Лазер его нагревает до расплавления, и он тут же в воздухе застывает. Иными словами, имеет место https://ru.wikipedia.org/wiki/Порошковая_металлургия на весу.
ChALkeRx
18.05.2016 09:04+1Вот. А то я прочитал статью и не понял — они, что ли, макроскопический Freeze Ray собрали?
Теперь понял, спасибо!
idiv
18.05.2016 09:06Зато теперь звучит модно — 3Д-принтер. Хотя по факту кроме производства на весу — простое развитие порошковой металлургии.
Vlad_Hm
18.05.2016 11:14+1Ну, не такое и простое.
Порошковая металлургия это всё же определённые процессы и принципы (формирование изделия тем же прессованием).
Это направление всё же больше имеет отношение к области 3D-печати, чем к порошковой металлургии.idiv
18.05.2016 11:17Простое не в смысле процесса, а в смысле — следующий этап, когда не нужно прессование. Т.е. развитие идеи. И общего с 3Д-печатью пластиком (то, что оригинально так называлось) там не настолько много, чтобы говорить о большем отношении к этой области.
Sarymian
18.05.2016 09:04Одним глазком слежу за 3D-печатью в мире, что-то из интереса. Но ЭТО просто супер!!!
adson
18.05.2016 09:04+2Какая-то желтизна, честно говоря. Такая технология придумана и реализована довольно давно. Боюсь ошибиться в терминологии, но это ответвление от Direct Metal Deposition — DMD.
И вот это «застывание происходит при помощи лазера, наведённого на струю металла» — явно ошибка перевода. Не застывание, а плавление с последующим застыванием (уже на поверхности детали)
DrPass
18.05.2016 10:39Почему бы им не решать эту задачу на каком-то менее пафосном и более практичном материале, нежели серебряный нанопорошок? Например, на стальных опилках.
idiv
18.05.2016 11:14Серебро плавится при более низких температурах.
DrPass
18.05.2016 14:03Я это понимаю. А оловянный порошок окислится на воздухе сразу после его получения, поэтому нужен какой-то менее активный металл, лучше всего из благородных. Вопрос был немного в иной плоскости — почему они решали задачу самым очевидным путём, получив в итоге аппарат, который позволит им написать несколько статей в научных журналах, но имеет крайне узкое применение? Вместо того, чтобы разработать более сложное решение, но зато такое, которое сможет стать массовым.
Электронные платы делать? Так для этого 3D как бы и не обязательно, разве что какие-то исключительные применения, где нужна, например, антенна хитрой формы. В остальном 2D-принтер, печатающий чем-то токопроводящим, для штучного производства электронных изделий был бы куда более востребован.adson
18.05.2016 14:08+1На выставку Иннопром в Екатеринбурге этим летом (примерно в середине июля) мы привезем такой принтер, позволяющий печатать по пластику антенны хитрой формы (напыление на корпус). По разным соображениям не могу выложить видео работы этого принтера прямо сейчас. Разрешающая способность — на уровне 100 мкм
Alcor
18.05.2016 11:52Серебро стоит копейки (35 руб/грамм) и является очень хорошим проводником. Намного лучше стали.
Печатать такой штукой объемные платы может быть очень интересно.Klukonin
18.05.2016 13:00Новая волна учлечения 3D LED кубами?)
На этот раз с тонкой нанопроволокой и непосредственным размещением кристаллов?
SaintReset
19.05.2016 02:08Неохота переходить в режим КО, но есть мнение, что одной из причин есть температура плавления рабочего тела. Плюс серебро относительно недорогое, мало подвержено естественной коррозии/оксилению, имеет весьма неплохие «электрические» характеристики. Достаточно легко поддается пост-обработке.
Gryphon88
18.05.2016 13:56Пытался найти публикацию, чтоб ответить на прикладные вопросы, но видимо, ещё не успели напечататься. Авторы исследования — MA Skylar-Scott, JA Lewis, S Gunasekaran — больше известны по работам с биопринтерами (печать тканей и органов), у Льюис есть статьи по материаловедению и сопромату.
А вот дальше меня интересуют практические вопросы:
1. Какой мощности лазер и сколько энергии в фокусе надо?
2. Какая длина волны? Зависит ли она от материала?
3. Что с материалом? Какой размер частицы, скорость подачи порошка и минимальная плотность «струи»?
4. Какой минимальной толщины филамент был получен с опорой и без?
Вообще можно поиграться так: на деревянной подложке насыпать тонким слоем медную пыль, а потом, перебирая объёективы и лазеры, попробовать получить минимально тонкий «проводок». Если пренебречь диаметром частиц, то можно, прикидочно, получить провод с тощиной менее микрона (но более 300 нанометров, если не использовать жёсткий УФ или рентген)
tambourine
18.05.2016 16:17Металлов и их сплавов множественная тьма, но лишь сплавы алюминия и железа нашли широкое практическое применение. С тем же успехом можно говорить о конструкционных свойствах ртути в атмосфере кипящего азота.
AuST
19.05.2016 02:08Очень интересно как у них будет происходить наслоение. В видео они делают детали, которые я и их проволоки скручу.
rPman
20.05.2016 00:42Причем тут ручная работа? Нужна автоматика и микронные толщины нити… и точность, при которой соседние линии, если необходимо, должны быть сплавлены (минимум половина толщины нити).
Greendq
20.05.2016 19:01А тонкая металлическая пыль не загорится? Или там работа с подачей инертного газа ведётся? Тонкая стальная стружка в обычном воздухе вспыхивает просто замечательно при нагревании.
jaiprakash
20.05.2016 20:21У них — серебро, оно не горит на воздухе.
Greendq
21.05.2016 14:07Я в общем спрашивал, они ведь не думают ограничиваться серебром? Многие металлы, устойчивые к окислению хорошо вспыхивают в виде мелкой пыли. Тот же титан в виде пыли вообще пирофорен, если верить вики, а при нагревании будет прикольный «пшик» :)
jaiprakash
21.05.2016 14:53В виде пыли почти все металлы пирофорны, если про «нанопыль» не наврали, так и получать и хранить нужно в среде инертного газа.
Тут уже не подача, а полностью атмосфера аргона решает проблему.
vasimv
24.05.2016 23:53Титан и в виде проволоки поджечь обычной зажигалкой можно. Обнаружил, когда пытался отжигать для намотки спиралей.
profesor08
Как-то все небрежно выглядит. Еще рано говорить об его возможном испольовании, так как для начала он должен перевзойти другие меторы изготовления огаленных проводов, как по времени, так и по затратам.