Новая технология 3D-печати имитирует ткани и части тела человека
Новая методика 3D-печати позволяет формировать детали с участками разной твердости и прозрачности, имитируя ткани, механические элементы и защитные покрытия. Для этого используется один недорогой химический компонент.
Учёные Техасского университета в Остине совместно с Национальными лабораториями Сандиа и другими центрами представили метод CRAFT — способ управлять кристалличностью термопластов прямо в процессе печати. Он даёт возможность задавать резкие различия в оптических и механических характеристиках буквально на уровне пикселей, используя стандартное оборудование. Исследование опубликовано в Science.
Простой материал с широкими возможностями
Основой технологии стала жидкая смола циклооктен. Обычно она превращается в обычный пластик, но команда обнаружила, что изменение яркости света во время печати меняет её молекулярную структуру. Зак Пейдж объяснял, что управлять уровнем упорядоченности материала можно в трёх измерениях и тем самым полностью менять его свойства, при этом используется дешёвое сырьё и регулируется только интенсивность света.
Используя CRAFT, исследователи напечатали модель человеческой руки, в которой один и тот же материал имитировал плотность и гибкость кожи, связок, костей и сухожилий.
Как работает CRAFT
Метод совместим с обычными DLP- и LCD-принтерами, проецирующими изображения в градациях серого. Платформа формирует объект из тонких слоёв, и яркость света определяет результат: более сильное освещение даёт твёрдую и прозрачную структуру, слабое — мягкую и матовую.
Так в одном изделии можно создавать соседние участки с контрастными свойствами, избегая слабых соединений, которые обычно возникают при комбинировании разных материалов.
Применение в медицине
Один из самых заметных примеров — напечатанная анатомическая модель руки. Меняя настройки освещения, исследователи получили области, похожие на реальные ткани. Такие объекты могут заменить дорогие и труднодоступные анатомические образцы, а также более примитивные пластиковые модели, которые плохо передают поведение живой ткани.
Защитные, амортизирующие и биоинспирированные материалы
Метод подходит и для создания элементов защиты и звукопоглощения. Пейдж отмечал, что технология позволяет проектировать структуры, напоминающие природные — например, сочетание мягких и жёстких зон, как в костях или древесине. Такая архитектура помогает эффективно гасить удары и вибрации.
Доступность и экологичность
Учёные подчёркивают, что техника не требует дорогого оборудования: принтеры, работающие с градациями серого, стоят около тысячи долларов или меньше. Готовые изделия нельзя переработать полностью, но их можно расплавить или растворить и создать заново, что уменьшает количество отходов по сравнению с традиционными методами.
Рекомендуем также:
Последние новости Перми уже в твоем телефоне - подписывайся на телеграм-канал «Пермь Новости»
