Сингапурские специалисты улучшили 3D-печать для производства мягких метаматериалов с повышенными характеристиками

Инженеры из Сингапурского университета технологий и дизайна (SUTD) предложили новый метод 3D-печати мягких механических метаматериалов. Этот метод позволяет создавать более сложные, биоимитирующие конструкции с улучшенными параметрами, что представляет собой значительное достижение в области аддитивного производства.

С момента своего появления в 1985 году традиционная 3D-печать преобразила сферу производства, предложив экономически выгодную альтернативу традиционным методам и предоставив возможность для создания индивидуализированных прототипов. Тем не менее, современные технологии испытывают трудности в работе с материалами, которые медленно твердеют, такими как силикон, эпоксидные смолы и уретаны, что ограничивает её использование в создании мягких метаматериалов.

Под руководством доцента Пабло Вальдивия-и-Альварадо команда разработала подход, оптимизирующий траекторию движения печатающей головки. Они преобразуют трёхмерные модели в точки и простые геометрические формы, что значительно сокращает количество остановок и запусков головки в процессе печати.

Для усовершенствования процесса печати учёные улучшили три известных силиконовых материала с помощью добавки Thivex, создав девять комбинаций, подходящих для прямой печати чернилами. Этот подход позволил успешно реализовать различные биоимитирующие формы, такие как ресничные, паукообразные и листообразные структуры, а также решёточные схемы.

Практическое применение продемонстрировало впечатляющие результаты: добавление напечатанных структур существенно усилило сцепление присосок, а решётчатые конструкции показали свою способность поглощать энергию удара, снижая пиковые силы до 85%. Новый подход также даёт возможность создавать конструкции с регулируемой жёсткостью и градиентными свойствами.

Сейчас команда сосредотачивается на масштабировании технологии, снижении её стоимости и расширении палитры используемых материалов. Особое внимание уделяется многоматериальной печати для создания «инженерных метаматериалов» и интеграции методов машинного обучения для автоматизированного проектирования структур с заданными характеристиками.

Хоть технология пока находится на этапе исследований, её потенциал велик в таких областях, как робототехника, носимые технологии и разработка метаматериалов. Кроме того, исследователи отмечают, что новый метод не призван заменить традиционные производственные процессы, но способен их дополнить в специализированных сферах.

Источник: iXBT