3D печатът с ултразвук улеснява изграждането на обекти в труднодостъпни пространства (снимка: CC0 Public Domain)
Нов вид 3D печат използва ултразвук, за да изгражда целевите обекти. Негово основно предимство е, че може да създава нови тела в затворени пространства, без човешки ръце или машини да имат достъп до кухините.
3D печатането обикновено включва нанасяне на слоеве от разтопена пластмаса чрез лазер, прахообразен метал или пък използване на UV светлина за втвърдяване на желатинова смола. Нова техника обаче използва още един подход, като залага на… звукови вълни.
Разработена от екип от учени в канадския университет Конкордия, технологията е известна като директен звуков печат (DSP). В настоящата версия на техниката се използва преобразувател за изпращане на фокусирани ултразвукови импулси от всички страни на камерата към течна полидиметилсилоксанова (PDMS) смола, съдържаща се вътре. Това създава ултразвукови полета, които предизвикват временното образуване на бързо осцилиращи микроскопични мехурчета в определени точки в смолата.
Тъй като тези мехурчета осцилират, температурата вътре в тях се повишава до около 15 000 градуса по Келвин и налягането достига до над 1000 бара. Въпреки че това внезапно повишаване на температурата и налягането продължава само пикосекунди (трилионни части от секундата), то кара смолата да се втвърди на точното място на мехурчето.
Чрез постепенно преместване на трансдюсера по предварително определен път е възможно да се изгради сложен триизмерен обект – образно казано „пиксел по пиксел“. Заедно със способността си да произвежда много малки, детайлни елементи, DSP също така позволява структурите да бъдат неинвазивно отпечатани вътре в други структури, които имат непрозрачни повърхности.
Така например, използвайки техниката, механиците на самолетите биха могли да „отпечатват“ кръпки или други ремонтни елементи върху вътрешни компоненти, без да отварят фюзелажа на самолета. Възможно е дори да бъдат изграждани импланти в тялото на пациента, без да е необходима операция.
Освен PDMS смолата, учените също успешно използват DSP за отпечатване на предмети, изработени от керамичен материал. Сега те планират да експериментират с полимер-метални композити, последвани от чист метал.
„Ултразвуковите честоти вече се използват при деструктивни процедури като лазерна аблация на тъкани и тумори“, казва проф. Мутукумаран Пакирисами, който ръководи изследването заедно с д-р Мохсен Хабиби и докторант Шервин Форуги. „Искахме да ги използваме по обратния начин – да изградим нещо“.
Описание на новата технология наскоро беше публикувано в списание Nature Communications.