Новости химической науки > Трехмерную печать можно значительно ускорить

Исследователи из США разработали новый непрерывный поточный процесс стереолитографии (stereolithography) – одной из ключевых технологий трехмерной печати, который отличается в 25-100 раз большей скоростью, чем существующие процессы подобного рода, а также характеризуется большим качеством.

Разработчики уверены, что новая технология позволит трехмерной печати расширить область своего применения, перейдя от изготовления моделей и прототипов к массовому производству и использованию в быту, хотя ряд исследователей пока еще не разделяют оптимизм по поводу грядущих перспектив распространения 3D-принтеров.

При проведении традиционной стереолитографии ультрафиолет облучает специальную фотоотверждающуюся смолу в строго определенных местах (они задаются с помощью соответствующих шаблонов, в результате чего образуются свободные радикалы, способствующие полимеризации смолы в твердые изделия. Трехмерный объект можно получить, комбинируя тысячи тонких слоев таких фоточувствительных смол. Этот процесс отличается крайней медлительностью – за часы удается получить объект, высота которого составляет всего несколько сантиметров.

Обычно при проведении стереолитографии присутствие молекулярного кислорода исключено – кислород является ингибитором свободнорадикальной полимеризации, что может приводить к получению не полностью обработанного, фрагментированного объекта.

Тем не менее в новой работе исследователи из Университета Северной Каролины и компании Carbon3D решили извлечь выгоду из проблемы, которую может создавать кислород. Они использовали баню с жидкой смолой, стенки которой были проницаемы как для кислорода, так и для ультрафиолета. Нагнетая в систему кислород, исследователи создали миллиметровую «мёртвую зону» на дне бани (в это зоне полимеризация не происходит). Облучение бани структурированным ультрафиолетом (подаваемым через фильтры, позволяющие осветить строго определенный участок смолы) приводит к полимеризации слоя непосредственно над мертвой зоной.

По мере движения слоя смолы вверх из бани через мертвую зону проходит новая порция незаполимеризованного прекурсора и снова облучается – такая последовательность действий позволяет получать трехмерный объект со скоростью до 1 метр в час (в зависимости от требующегося разрешения планируемого к получению изделия). Новая методика позволила получить изделия самой различной формы – от тонких деталей с микрометровым рельефом поверхности до десятисантиметровой модели Эйфелевой башни, причем эта модель была в 100 раз выше, чем изделия, которые можно получить с помощью обычной машины для стереолитографии.

Один из авторов новой технологии, Жозеф ДеСимон (Joseph DeSimone) отмечает, что результаты нового исследования открывают возможности для массовой продукции с помощью технологии трехмерной печати, поскольку изготовление ряда деталей с помощью нового типа стереолитографии требует времени, сравнимого с временем, которое требуется для изготовления этих же деталей с помощью объемного литья.

Специалист по химии материалов Брайан Дерби (Brian Derby) из Университета Манчестера и Ричард Хаг (Richard Hague) из Университета Ноттингема говорят о новом исследовании, как об интересном, однако предвидят сложности в коммерциализации его результатов. Так, Дерби отмечает, что одна из главных проблем трехмерной печати – не её скорость, а стабильность получаемых с помощью этой техники структур – пока еще сложно сказать, будет ли полученный с помощью новой стереолитографии мячик сохранять свою прыгучесть через год или через два.

Источник: Science, 2015, DOI: 10.1126/science.aaa2397

метки статьи: #бытовая химия, #фотохимия, фотокатализ, #химия полимеров