3D-печать надувных шаров из силикона (+ видео)

В своем последнем проекте, посвященном 3D-сканированию и печати надувных объектов, Коултер использует многослойные конструкции из плотного силикона, а точнее, с твердостью по Шору 73А. Из этого материала разработчик создает бесшовные силиконовые шары с узором из зеркально асимметричных шестиугольников.

Мягкий силикон распыляется на поверхность воздухопроницаемой обшивки, которая затем надувается и сканируется с помощью 3D-сканера. Эти снимки используются для 3D-печати из гораздо более твердого силикона, который является ауксетиком (материалом с отрицательным коэффициентом Пуассона, который при растяжении утолщается в направлении, перпендикулярном приложенной силе) в виде зеркально асимметричных «киральных сот».

Подобного рода материалы-ауксетики обладают огромным потенциалом и могут использоваться в изменяющихся и складных конструкциях, а также, например, в медицине. Эти конструкции изменяют свою форму и фазу, реагируя механически при воздействии единственного стимула, такого как тепло или электрический разряд, и не требуют традиционного внешнего устройства запуска.

Способные запоминать форму полимерные гексакиральные конструкции из материалов-ауксетиков обладают характеристиками, которые можно специально изменить. Например, реакция уплотнения может быть скорректирована с помощью изменения угла в том, что называется «внутренними соединениями».

Когда слои силикона отвердевают, шар сдувается, а внутри него становятся видны трубки структуры с минимальной энергией.

Коултер также развивает разработку под названием «умные аортальные трансплантаты». Исследователи надеются, что однажды их можно будет пересаживать на место удаленного участка восходящей части дуги аорты, чтобы улучшить работу сердца. Использование «умных материалов», которые расширяются под воздействием электричества, позволяет заставить похожие на оригами конструкции сокращаться и расширяться. Идея заключается в том, что такие трансплантаты создадут противоположно направленный поток крови, имитируя удары сердца в противофазе с сердцем пациента. По мере того, как кровь приливает к сердцу, искусственная трубка сокращается, увеличивая давление. Когда сердце разгоняет насыщенную кислородом кровь по организму, трубка расширяется и снижает давление, усиливая ток крови.

Коултер с командой исследователей используют методы 3D-печати, которые можно изменить с учетом данных снимков МРТ конкретного пациента. Коултер говорит, что этот материал и технология показывают действительно феноменальные результаты и они имеют большой потенциал, чтобы быть гораздо более эффективными, чем нынешние методы лечения.