3D štampa ubrzano napreduje, a raspon materijala koji se mogu koristiti znatno se proširio. Dok je tehnologija ranije bila ograničena na brzo očvršćavajuću plastiku, sada je pogodna i za plastiku koja se sporo očvršćava. Oni imaju odlučujuće prednosti jer imaju poboljšana elastična svojstva i izdržljiviji su i robusniji.
Korišćenje ovakvih polimera omogućeno je novom tehnologijom koju su razvili istraživači sa ETH u Cirihu i jedan američki start-up. Kao rezultat toga, istraživači sada mogu 3D štampati složene, izdržljivije robote od raznih visokokvalitetnih materijala u jednom potezu. Ova nova tehnologija takođe olakšava kombinovanje mekih, elastičnih i čvrstih materijala. Istraživači ga takođe mogu koristiti za stvaranje delikatnih struktura i delova sa šupljinama po želji.
Materijali koji se vraćaju u prvobitno stanje
Koristeći novu tehnologiju, istraživači sa ETH u Cirihu uspeli su po prvi put da štampaju robotsku ruku sa kostima, ligamentima i tetivama napravljenim od različitih polimera u jednom potezu. Istraživači iz Švajcarske i SAD su sada zajedno objavili tehnologiju i njihove uzorke aplikacija u časopisu Priroda.
„Ne bismo mogli da napravimo ovu ruku sa brzostvrdnjavajućim poliakrilatima koje smo do sada koristili u 3D štampanju“, objašnjava Thomas Buchner, doktorant u grupi profesora robotike ETH Cirih Roberta Katzschmana i prvog autora studija.
„Sada koristimo sporo očvršćavajuće tiol-en polimere. Oni imaju veoma dobra elastična svojstva i vraćaju se u prvobitno stanje mnogo brže nakon savijanja od poliakrilata.“ Ovo čini tiol-en polimere idealnim za proizvodnju elastičnih ligamenata robotske ruke.
Pored toga, krutost tiol-ena se može fino podesiti kako bi zadovoljila zahteve mekih robota. „Roboti napravljeni od mekih materijala, kao što je ruka koju smo razvili, imaju prednosti u odnosu na konvencionalne robote napravljene od metala. Pošto su mekani, manji je rizik od povreda kada rade sa ljudima i bolje su prilagođeni za rukovanje lomljivom robom “, objašnjava Katzschmann.
3D štampači obično proizvode objekte sloj po sloj: mlaznice talože dati materijal u viskoznom obliku na svakoj tački; UV lampa zatim odmah osuši svaki sloj. Prethodne metode su uključivale uređaj koji je sastrugao površinske nepravilnosti nakon svakog koraka očvršćavanja. Ovo radi samo sa brzostvrdnjavajućim poliakrilatima. Polimeri koji se sporo očvršćavaju kao što su tioleni i epoksidi bi zagubili strugač.
Da bi se prilagodili upotrebi polimera sporog očvršćavanja, istraživači su dodatno razvili 3D štampanje dodavanjem 3D laserskog skenera koji odmah proverava svaki odštampani sloj na bilo kakve površinske nepravilnosti.
„Mehanizam povratnih informacija kompenzuje ove nepravilnosti prilikom štampanja sledećeg sloja tako što izračunava sva neophodna prilagođavanja količine materijala za štampanje u realnom vremenu i sa izuzetnom tačnošću“, objašnjava Vojciech Matusik, profesor na Masačusetskom institutu za tehnologiju (MIT) u SAD i koautor studije. To znači da umesto da izglađuje neravne slojeve, nova tehnologija jednostavno uzima u obzir neravnine prilikom štampanja sledećeg sloja.
Inkbit, MIT spin-off, bio je odgovoran za razvoj nove tehnologije štampanja. Istraživači sa ETH Ciriha razvili su nekoliko robotskih aplikacija i pomogli u optimizaciji tehnologije štampanja za upotrebu sa sporo očvršćujućim polimerima.
Na ETH Cirihu, Katzschmann-ova grupa će koristiti tehnologiju da istraži dalje mogućnosti i da dizajnira još sofisticiranije strukture i razvije dodatne aplikacije. Inkbit planira da koristi novu tehnologiju kako bi svojim kupcima ponudio uslugu 3D štampanja i prodavao nove štampače.
