Студенты Делфтского технического университета разработали способ 3D-печати гибких материалов

Такая технология обладала бы значительным потенциалом для 3D-печати одежды, обуви и многих других товаров. Бен Кромхаут и Лукас Ламбрихтс, студенты курса «Технологии концептуального дизайна» в Делфтском техническом университете в Нидерландах, разработали инновационный способ 3D-печати гибких материалов. Они не отрицают того, что 3D-печать «твердо-мягких» материалов возможна с помощью дорогостоящего промышленного оборудования – тем не менее, студенты решили добиться того же эффекта на доступном потребительском 3D-принтере, в данном случае, Ultimaker 2.

Первоначально на производство гибких, но твердых предметов с помощью обычного 3D-принтера студентов вдохновил проект на сайте Instructables, в котором подробно описывалось, как сделать дважды изогнутое дерево. В проекте с целью оптимизации материала использовались особые схемы, и студенты решили применить тот же метод для создания гибкого материала с помощью 3D-печати. Для превращения схемы в 3D-модель команда использовала программы Illustrator и SolidWorks, создав несколько прототипов разного размера.

В каждом прототипе применяются две переменные, каждую из которых можно изменить и испытать гибкость полученного материала. Соотношение ячеек схемы и пустот между линиями по-разному настроено в каждом прототипе, при этом толщина напечатанного материала остается неизменной для чистоты эксперимента. В общей сложности разработчики испытали четыре сочетания переменных: в первой модели использовались мелкие ячейки схемы и мелкие пустоты, во второй – мелкие ячейки и крупные пустоты, в третьей – крупные ячейки и мелкие пустоты, а в четвертой – крупные ячейки и крупные пустоты. Общий размер модели составил 95х95 мм, размер пустот до масштабирования – 0,7 мм и 0,35 мм. Масштабы испытанных моделей – 1:1 и 1:1,36 (19 и 14 ячеек, соответственно). Толщина материала – 1 мм.

При изготовлении первой и третьей модели, в которых использованы более мелкие пустоты, студенты столкнулись с некоторыми трудностями. В связи с недостаточно высоким разрешением 3D-принтер был неспособен напечатать мелкие элементы модели так, чтобы они не касались друг друга. По результатам испытаний Кромхаут и Ламбрихтс сделали вывод о том, что наиболее гибкая модель – четвертая, с самыми крупными ячейками и пустотами. По словам студентов, материал, напечатанный по такой схеме, по ощущениям почти напоминает текстиль.

В результате эксперимента по 3D-печати были получены интересные результаты, однако выводы разработчиков оказались ограниченными в связи с небольшим количеством испытанных моделей. Студентам удалось показать, что из твердого пластика PLA на обычном персональном 3D-принтере можно напечатать гибкий материал. С другой стороны, недостаточная гибкость остальных моделей означает, что невозможно сделать точные выводы о соотношении между масштабами схемы и гибкостью полученного материала. Студенты рассчитывают, что другие исследователи продолжат работу в этом направлении, с тем чтобы расширить возможности доступных для 3D-печати материалов.