/nginx/o/2024/10/18/16426805t1hbc77.png)
/nginx/o/2025/06/10/16912749t1h288c.jpg)
«Kaks ühes» pole enam vaid šampoonide või pesupulbrite pärusmaa – 3D-printimine on saanud oma versiooni sellest. Teadlased Californiast on loonud meetodi, kus üks ja sama polümeer võib muutuda kaheks täiesti erinevaks materjaliks ja seda sõltuvalt valgusest. Tulemuseks on keerulised detailid, mille valmistamiseks vajalikud toed on lihtsalt eemaldatavad. Kas see võiks olla lahendus ühe 3D-printimise suurima tüütuse vastu?
Kuigi 3D-printimine on kiiresti arenev tehnoloogia, piirab selle võimalusi tõsiasi, et esemeid saab üldjuhul printida vaid ühest materjalist. Uus süsteem kasutab endiselt ainult üht tüüpi prindivaiku (print resin), kuid võimaldab sellel ainsal ainel vajadusel moodustada kahte erinevat tahket materjali. Kui enamik inimesi mõtleb 3D-printimisele, meenub tavaliselt sulatatud kiht-depositsiooni meetod (Fused Deposition Modeling ehk FDM). Selle puhul liigutab printeriotsik edasi-tagasi üle prindialuse, ladestades sulatatud termoplastist kihti kihile. Kui aga on oluline eriti suur täpsus või printimiskiirus, kasutatakse sageli meetodit nimega vanni-fotopolümerisatsioon (Vat Photopolymerization ehk VP). See protsess hõlmab valgusmustrite suunamist läbi läbipaistva anuma seinte fotosensitiivse vaigu sisse. Selle tulemusel polümeriseerub valgustatud vaik kindlates piirkondades tahkeks kihiks. Valminud tahke ese tõstetakse anumast välja, jättes vedela vaigu alles. Kui VP-meetodiga prinditakse keerulise kujuga esemeid – näiteks eendite ja kaartega –, tuleb struktuurse toe tagamiseks lisada toestusstruktuurid, mis takistavad eseme vajumist printimise käigus. Need toestused tuleb pärast töö lõppu käsitsi eemaldada, mis on tüütu ja õrnasid detaile kergesti kahjustav tegevus. Seda probleemi püüab lahendada uus eksperimentaalne VP-süsteem. California Ülikooli Santa Barbara ülikoolis ja Lawrence Livermore’i riiklikus laboris (Lawrence Livermore National Laboratory ehk LLNL) välja töötatud tehnoloogia kasutab epoksiid- ja akrülaatmonomeeridest koosnevat vaikude segu. Samuti rakendatakse printerit, mis kiirgab korraga nii ultraviolett- kui nähtavat valgust. Tänu printeri sees asuvate mikropeeglite sõltumatule kaldenurga reguleerimisele saab kahte valguskiirt suunata eraldi pikslitäpsusega kindlatesse kohtadesse igas prindikihis. Seal, kus vaik puutub kokku UV-kiirgusega, kõvenevad epoksiidmonomeerid, moodustades eseme püsivad osad. Samal ajal, kus vaik saab nähtavat valgust, kõvenevad akrülaatmonomeerid, moodustades toestusstruktuurid. Oluline on, et just need toestused – ja ainult need – lahustuvad täielikult 15 minuti jooksul, kui valminud ese asetatakse naatriumhüdroksiidi (rahvakeeli leelise) lahusesse. Teadlased on seda tehnoloogiat juba katsetanud, printides erinevaid kujundeid nagu malelaua muster, rist, kett, puuri pistetud kuul ning spiraali paigutatud kaks kuuli. Tulevikus võib sama meetodit kasutada praktilisemate objektide, näiteks koekultuuride karkasside, liigendite ja hingede valmistamiseks. LLNL-i teadlane Maxim Shusteff, kes juhtis uuringut koos kolleegi Sijia Huangiga, selgitas, et VP-meetod on tuntud oma kiiruse ja suure eraldusvõime poolest, kuid üks kõige närvesöövamaid hetki on keeruliste ja läbipõimunud struktuuride puhul toestuste käsitsi eemaldamine pärast printimist. Kuna täna on suureks probleemiks ka drooniraamide võimalikult kiire valmistamine, siis võib sellest uuest tehnoloogiast loota ka lahendust selle ülesande lahendamiseks.
Allikas: New Atlas