Ученые разработали процесс ледяной 3D-печати без поддержек в микромасштабе

Исследователи из Университета Карнеги-Меллона разработали высокоскоростной, воспроизводимый метод изготовления микромасштабных ледяных структур, которые могут быть использованы для создания жертвенных шаблонов, которые впоследствии формируют каналы и другие открытые элементы внутри изготавливаемых деталей.

В рамках своей работы они использовали систему 3D-печати высокого разрешения для нанесения капель воды на специальную платформу с температурой -35°C (температура платформы контролировалась с помощью рециркуляционного охладителя и элемента Пельтье с цифровым управлением), которая быстро превращает воду в лед. В качестве печатающей головки использовалась пьезоэлектрическая головка MJ-AB-01 от MicroFab. Модулируя частоту выброса капель воды и синхронизируя ее с движениями платформы, новый процесс позволяет печатать разветвленные структуры с гладкими переходами, круглые сечения, микромасштабные элементы (размером до 50 мкм) и нависающие геометрии. Для контроля влажности внутри камеры печати использовалась продувка сухим азотом, чтобы предотвратить образование инея на платформе и конструкциях во время процесса печати.

Исследователи продемонстрировали возможности своего метода, напечатав несколько сложных геометрических фигур, таких как дерево, спираль вокруг столба и фигурку осьминога высотой полтора миллиметра.

После того, как ледяные структуры напечатаны, они могут быть погружены в жидкую или гелеобразную форму охлажденного структурного материала, например, смолы. После того как материал застынет, вода удаляется.

Подробнее ознакомиться в информацией об исследовании можно в статье "Freeform 3D Ice Printing (3D-ICE) at the Micro Scale", опубликованной в журнале Advanced Science.