Исследователи Университета Мэриленда создали трансформируемое сопло для контроля ориентации волокон при композитной 3D-печати

В поисках альтернативы, обеспечивающей больший контроль за взаимным расположением волокон при композитной 3D-печати, инженеры Университета Мэриленда создали прототип печатного сопла с пневмоприводами, расположенными по бокам. При выборочной подаче воздуха в них форма сопла меняется, изменяя ориентацию волокон в пределах одного печатаемого материала, который непрерывно экструдируется.

Чтобы продемонстрировать возможности своего устройства, команда попыталась настроить процесс 4D-печати, благодаря которому можно создавать объекты меняющие форму в зависимости от окружающей среды. В частности, ученые попытались с помощью своего сопла отрегулировать свойства набухания объектов после их погружения в воду.

Для этого при испытании устройства на принтере Stratasys Objet500 были напечатаны структуры из гидрогеля, содержащего углеродное микроволокно. В местах со случайной ориентацией волокон поглощение воды вызывало равномерное набухание материала во всех направлениях. В других областях, с более четкой ориентацией волокон, набухание материала происходило преимущественно в одном направлении.

Технология может найти применение в 4D-печати при которой 3D-отпечатанные объекты изменяют форму в ответ на внешние раздражители, например, для изготовления биомедицинских продуктов, способных расширяться по требованию. Также она может быть использована в случаях, когда напечатанные объекты должны иметь различные свойства в разных областях - магнитные, электрические, упругие и т.д.

Подробно ознакомиться с выводами ученых можно в статье A 3D Printed Morphing Nozzle to Control Fiber Orientation during Composite Additive Manufacturing.