Инновационный инструмент 3D печати
Разработка, о которой пойдёт речь сегодня, принадлежит исследователям Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT), которому мы уже сейчас обязаны немалым количеством передовых изобретений в сфере 3D технологий. Буквально каждую неделю MIT поражает нас очередной гениальной идеей, связанной с 3D печатью. В этот раз учёные решили обратиться к исследованию взаимодействия человека с компьютером, в связи с чем было принято решение разработать собственное устройство для данных целей.
Так появился xPrint — 3D принтер, работающий скорее по системе плоттера, который позволяет производить 3D печать различными жидкими материалами. Вообще, в официальном пресс-релизе заявлено, что аппарат рассчитан на работу с «умными материалами» широкого диапазона вязкости. Хотя последнее утверждение звучит достаточно серьёзно, сам 3D принтер был собран из доступных в свободной продаже деталей, вместе с чем инструменты для CAD-дизайна и генерации G-кода были созданы с помощью движка Rhino и визуального редактора Grasshopper. Идея xPrint заключается в выходе за рамки существующего понятия человеко-компьютерного взаимодействия посредством создания единственной в своём роде платформы для 3D печати жидкими материалами.
Чем интересен инструмент 3D печати xPrint
Особенностью данного устройства можно считать модульную конструкцию, позволяющую производить:
- Механическое смешивание
- Химические реакции
- Активацию светом
- Парообразование
Помимо всего прочего, серьёзным преимуществом xPrint является программное обеспечение с открытым исходным кодом, что обеспечивает лёгкость как в работе, так и в настройке прибора для 3D печати.
Жидкие материалы всегда представляли определённый интерес в кругах исследователей, однако спектр современных материалов, пригодных для применения в 3D принтерах, был слишком ограничен. Именно данный пункт послужил основным условием для разработки платформы, совместимой с веществами, обладающими различной степенью вязкости, что окажет значительное содействие изучению сферы человеко-компьютерного взаимодействия. При создании устройства учёные приняли во внимание потребности не только инженеров, но также модельеров и художников. По их словам, платформа станет идеальным вариантом воплощения оригинальных идей для каждого из них. А в подтверждение своим словам, для тестирования платформы исследователи MIT пригласили по одному представителю каждой заявленной категории.
Инструмент 3D печати: особенности
Стоит сказать несколько слов о технических характеристиках и возможностях xPrint. Итак, устройство состоит из:
- Дозатора, приводимого в действие системой управления и включаемого/выключаемого в зависимости от настроек G-кода;
- Двух контейнеров для материалов, каждый из которых предназначен для жидкости определённой вязкости;
- Вентиляционного модуля, состоящего из двух двухскоростных вентиляторов;
- Камеры для удалённого наблюдения за процессом печати;
- Ультрафиолетовой лампы, необходимой для 3D печати с использованием фотополимеров;
- Пневматического распылителя.
В качестве материалов для печати учёные применили следующие вещества:
- Гидрогель, расширяющийся в воде. В сочетании с УФ-гидрогелем данный материал фактически может увеличиться до 42% при погружении в воду, после чего будет использовано УФ-освещение для его затвердевания;
- Натто клетки, реагирующие на влажность окружающей среды;
- Термохромная плёнка, меняющаяся цвет в зависимости от температуры окружения;
- Альгинат кальция, чувствительный к уровню рН.
Для начала, тестировщики, не имеющие опыта работы с xPrint прошли обучающий тренинг длительностью 1,5 часа, после чего они приступили к самостоятельному пользованию и разработке собственных проектов. Данный этап длился две недели, в течении которых им удалось в полной мере выразить свой творческий и исследовательский потенциал с использованием новой технологии. К примеру, модельер Оксана работала с клетками натто для создания одежды, реагирующей на пот. Все возникшие технические проблемы ей удалось быстро и успешно решить самостоятельно, и уже после двух недель интенсивной работы Оксана отметила, что традиционная работа в сфере изготовления одежды невероятно скучна и миру моды очень не хватает технологий, подобных xPrint.
Инструмент 3D печати и его свойства
Свойства капсул гидрогеля исследовала Ева, специалист в области биоинженерии. Её целью было создание гидрогелевых капсул для изучения процессов высвобождения и доставки лекарственных средств. Как и в случае Оксаны, изначально у Евы возникли некоторые проблемы при настройке параметров, которые она легко решила. Биоинженера очень порадовала простота работы с платформой. По её словам, данная технология может оказаться чрезвычайно полезной в научных лабораториях для тестирования различных материалов.
Независимый художник Самуэль, третий испытатель, уже имел опыт работы с термохромными чернилами. В работе с платформой он использовал возможность изменения цвета для создания «картины в цифровом стиле». Оформление его проекта заняло всего два дня, учитывая также время на освоение xPrint.
По мере работы над технологией, исследователи замечают области, нуждающиеся в усовершенствовании и оптимизации. К ним относятся, в частности:
- Точная настройка свойств материалов и управление модулями устройства для печати;
- Оптимизация оси управления и скорости передвижения ЧПУ;
- Развитие возможности печати несколькими материалами одновременно с настраиваемым распределительным устройством;
- Открытый доступ к программному и аппаратному обеспечению.
Результаты исследования оказались весьма удовлетворительными, подводя учёных к заключению, что система является более чем эффективным вариантом модульных конструкций для 3D печати с возможным выбором различных материалов. В дальнейшем планируется включение xPrint в работу в качестве инструмента для каждого, кто занимается исследованием и разработкой смарт-материалов.
