T&J:Pencetakan Bersama Liquid-Solid dari Sistem Fungsional Lengkap

Profesor Robert MacCurdy dan timnya di University of Colorado di Boulder telah mengembangkan dan mengkarakterisasi metode untuk mencetak struktur 3D dengan penggunaan bahan yang berbeda secara simultan, termasuk cairan dan padatan, untuk menghasilkan sistem fungsional yang lengkap, bukan hanya komponen individual.

Ringkasan Teknologi: Apa yang membuat Anda memulai proyek ini?

Profesor Robert MacCurdy: Latar belakang saya adalah robotika, dan saya sangat bersemangat di awal pekerjaan Ph.D saya, mencoba memikirkan cara agar kami dapat mengotomatiskan desain dan fabrikasi robot — yang masih menjadi motivasi utama pekerjaan saya.

Tujuan saya adalah mengembangkan alat yang memungkinkan perancang manusia untuk merespons kebutuhan baru dengan sangat cepat dan merancang dengan sangat cepat, lalu membuat robot untuk kebutuhan tersebut.

Ringkasan Teknologi: Bisakah Anda memberi tahu kami lebih banyak tentang prosesnya?

MacCurdy: Biasanya, semua tinta inkjet disimpan sebagai cairan dan kemudian terkena panas atau cahaya dan bertransisi menjadi padat. Tetapi jika kita juga memasukkan bahan yang secara permanen tetap sebagai cairan, kita dapat menggunakan cairan sebagai bahan pendukung.

Kami memiliki tiga skenario berbeda, berdasarkan dua bahan berbeda yang kami pertimbangkan. Jika salah satu bahan lebih apung dari yang lain, mereka akan terpisah seperti air dan minyak. Jika ada perbedaan tegangan permukaan antara dua bahan, tetesan atas, yang sebaliknya akan jatuh melalui bawah, akan dipertahankan pada antarmuka oleh tegangan permukaannya.

Dan akhirnya, bahkan jika densitasnya salah, dan bahkan jika tegangan permukaannya salah, jika Anda dapat memfotopolimerisasinya dengan cukup cepat sehingga transisi dari cair ke padat saat masih di permukaan dan Anda memiliki tetesan lain yang berdekatan dengannya. , mereka juga melakukan fotopolimerisasi. Kemudian Anda berpotensi membuat struktur fisik yang akan terkunci di tempatnya dan tidak terus tenggelam melalui cairan.

Itu memungkinkan kami untuk mencetak struktur, misalnya, spiral, yang tidak mungkin dibersihkan menggunakan bahan pendukung yang ada. Metode inkjet membutuhkan bahan pendukung tetapi pada akhirnya Anda harus menghapusnya.

Namun, bahan pendukung yang ada cukup sulit untuk dihilangkan dari saluran dalam bentuk spiral rumit dan struktur seperti kapiler yang kami buat di lab kami. Dalam metode kami, karena bahan pendukung memiliki viskositas yang sangat rendah, bahan tersebut dengan mudah mengalir keluar dari semua saluran dengan sedikit aliran fluida.

Kami mencetak padatan dan cairan secara bersamaan. Jadi, semuanya siap untuk digunakan segera setelah Anda mencuci bahan pendukung.

Ringkasan Teknologi: Apakah yang Anda kerjakan adalah semacam mur dan baut dasar yang dapat digunakan untuk membangun sesuatu di masa depan?

MacCurdy: Itu benar — kami ingin menambahkan lebih banyak cat ke palet pelukis. Dan cairan merupakan salah satu yang penting karena memberikan keuntungan bahwa hanya menambahkan warna yang berbeda dari padatan tidak akan membantu.

Kami akan melanjutkan dengan tema robot tetapi mengeksplorasi dan memperluas berbagai jenis struktur yang dapat kami buat.

Versi yang diedit dari wawancara ini muncul di Tech Briefs edisi Juni 2022 .