Dźwięk na pierwszy rzut oka kojarzy się z czymś nienamacalnym. Oczywiście, wystarczy wrócić pamięcią do lekcji fizyki ze szkoły, żeby przypomnieć sobie, że fale dźwiękowe jak najbardziej zdolne są do oddziaływania na świat fizyczny. Jednak czy wyobrażacie sobie wykorzystanie fal dźwiękowych do druku 3D?

Filament, żywica czy proszek to materiały, które w skojarzeniu z drukiem 3D są wręcz oczywiste. Druk z użyciem materiału w formie płynnej jest techniką nową, ale rozwijaną bardzo dynamicznie m. in. w obszarze biodruku. Rogówka, o której opowiadaliśmy Wam w jednym z ostatnich postów, powstała właśnie z takiej płynnej mieszanki kolagenowej. Zastosowanie materiału w formie płynnej otwiera nam drogę do zupełnie nowych sposobów drukowania. Jednym z nich jest opracowana przez naukowców z Harvardu technika drukowania przy użyciu akustoforezy.

Opanować płynne materiały

Jedną z największych przeszkód w druku z wykorzystaniem płynnego materiału jest ograniczenie w lepkości danej cieczy. Obecnie jesteśmy w stanie drukować wyłącznie z płynów o niskiej lepkości (od 10 do 100 razy wyższej niż woda). Dla przykładu, mieszanka biopolimerów bazujących na cukrach wykorzystywana w medycynie potrafi osiągać lepkość 25 000 razy większą niż woda. Kontrolę nad wielkością kropli dodatkowo utrudnia fakt, że lepkie płyny wykazują ogromną zmienność właściwości w zależności od czynników zewnętrznych takich jak temperatura.

Grupa z harvardzkiej John A Paulsen School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) pracuje nad rozwiązaniem umożliwiającym precyzyjną kontrolę nad kroplą materiału, niezależnie od jej właściwości fizycznych. W tym celu stworzyli oni rezonator zdolny do generowania pola akustycznego. Co w tym niezwykłego? A mianowicie, generowane pole jest w stanie wytworzyć siły stukrotnie przekraczające siłę grawitacji o wartości 1G. A to wszystko na końcówce dyszy drukarki. Dla porównania, siły te są czterokrotnością tych panujących na powierzchni słońca.

Precyzja w każdym calu

Daje to ogromne możliwości kontroli nad drukiem. Im wyższa amplituda, tym mniejsze krople mogą być kształtowane. Generowana siła oddziela od masy głównej cieczy poszczególne krople o ściśle określonej średnicy, a następnie wypuszcza je w stronę powstającego wydruku. Średnice używanych dysz wahają się od800µm do nieco mniejszych niż 65µm.

Poza ogromną precyzją, dodatkowym atutem tej metody jest możliwość użycia jej z delikatnymi surowcami biologicznymi. Fale dźwiękowe nie są w stanie podróżować w głąb materiału, a więc nie uszkodzą takich materiałów jak proteiny czy komórki.

Technologia druku z wykorzystaniem pola akustycznego ma ogromny potencjał. Nie tylko w medycynie i biologii, które intensywnie wykorzystują biodruk, ale też i w innych obszarach wymagających wysokiej precyzji, jak chociażby produkcja laboratoriów chipowych.

Źródło: www.3dprintingindustry.com