3D-печать сейчас широко используется для множества приложений. Однако, как правило, этот метод ограничен материалами, которые разжижаются при нагревании и становятся твердыми после печати. Если готовый продукт должен содержать жидкие компоненты, их обычно добавляют позже.
Это трудоемко и дорого. «Будущее за более сложными методами, которые объединяют несколько этапов производства», – говорит профессор Вольфганг Биндер из Института химии MLU. «Вот почему мы искали способ интегрировать жидкости непосредственно в материал во время процесса печати."
Для этого Биндер и его коллега Харальд Рупп объединили общие процессы 3D-печати с традиционными методами печати, такими как те, которые используются в струйных или лазерных принтерах. Жидкости добавляются по каплям в желаемое место во время экструзии основного материала. Это позволяет целенаправленно интегрировать их напрямую и в материал.
Химики смогли показать, что их метод работает на двух примерах. Во-первых, они интегрировали активное жидкое вещество в биоразлагаемый материал. «Мы смогли доказать, что активный ингредиент не пострадал в процессе печати и оставался активным», – поясняет Биндер. В фармацевтической промышленности такие материалы используются в качестве депо лекарств, которые могут медленно разрушаться организмом. Их можно использовать после операций, например, для предотвращения воспалений.
Этот новый процесс может облегчить их производство.
Во-вторых, ученые интегрировали светящуюся жидкость в пластиковый материал. Когда материал поврежден, жидкость вытекает и указывает, где произошло повреждение. «Вы можете запечатлеть что-то подобное на небольшой части продукта, которая подвергается особенно высокому уровню стресса», – говорит Биндер.
Например, в частях автомобилей или самолетов, которые подвергаются сильной нагрузке. По словам Биндера, повреждения пластиковых материалов до сих пор трудно обнаружить – в отличие от повреждений металлов, где рентгеновские лучи могут обнажить микротрещины. Таким образом, новый подход может повысить безопасность.
Комбинированный процесс также возможен для многих других областей применения, говорит химик. Вскоре команда планирует использовать этот метод для печати деталей батарей. «Большие количества не могут быть произведены в лаборатории с нашей установкой», – поясняет Биндер.
Чтобы производить промышленные объемы, процесс должен развиваться за пределами университета.