Занимает особенное место, ведь именно здесь в полной мере раскрываются её уникальные возможности. Помимо невероятных перспектив в области 3D биопечати методика может оказаться чрезвычайно полезной для создания хирургических инструментов нового поколения. А 3D печать силиконом будет полезной в сфере функциональных моделей для обучения будущих врачей. О последнем пункте поговорим подробнее.
Инновационная 3D печать силиконом
Аббревиатура FAM расшифровывается как Full-color, Adjustable hardness, and Multi-material 3D printing. Дословно это можно перевести как «полноцветная 3D печать различными материалами с регулируемой степенью жёсткости». Систему разработали основатели компании San Draw Гэри Чанг и Майкл Лу, двое выпускников Стэнфордского университета. Инновационная методика 3D печати предназначена для изготовления цветных моделей из силикона — гибкого и приятного на ощупь материала, который может имитировать кожу и прочие органические ткани. Это свойство позволяет с удобством применять его в обучающих целях для студентов-медиков, пациентов и т.д.
3D печать силиконом: особенности
В методике FAM использована цветовая палитра CMYK струйной технологии печати, благодаря чему она позволяет производить . Поскольку в качестве применяется жидкий силикон, самостоятельно затвердевающий в процессе, методика не требует плавления материала, благодаря чему в устройстве доступно управление жёсткостью создаваемого изделия. Это достигается путём регулировки внутренней структуры
Исследователи Университета Северной Каролины разработали уникальный метод аддитивной печати силиконом. Удивительно, но весь процесс происходит в воде. Подход очень схож с возведением песочных замков, ведь частицы силикона образуют особые мостики, подобные соединениям мокрого песка.
Как это все получилось?
В процессе печати задействуются как жидкие, так и твердые силиконовые частицы. Исследователи использовали для работы особый материал, известный как полидиметилсилоксан или PDMS. Его частицы объединяются с водой (последняя применяется в качестве связующего вещества). В результате получаемые структуры могут быть крайне полезными для биомедицины, а также мягкой робототехники. Ученые утверждают, что 3D-печать силиконом позволит создавать поддерживающие конструкции прямо на живой ткани.
Руководитель исследовательской команды, которая работала над этим проектом, Орлин Д. Велев, заявляет о простоте данного аддитивного метода. Нет необходимости в применении химических веществ и реагентов, а также дорогой техники. Его команде удалось разработать простой метод, с помощью которого можно заправить 3D-принтер двумя видами силикона и печатать даже под водой.
Настоящий прорыв в биомедицине
Многие исследователи пытались найти способ печати силиконом. Но до этого времени все попытки заканчивались фиаско. В основном для печати использовали либо нагревание материала, либо специальную химию. Команде же Велева удалось практически невозможное. Ученые добились успеха с помощью многофазной системы только двух материалов.
После того, как силиконовые структуры экструдиированы, они подергаются тепловому воздействию. Затвердевают они при температуре 85 градусов. В итоге получится производить гибкую, пористую структуру, которая может найти активное применение в биомедицине.
Друзья, небольшое вступление!
Перед прочтением новости, позвольте пригласить вас в крупнейшее сообщество владельцев 3D-принтеров. Да, да, оно уже существует, на страницах нашего проекта!
Большинство современных 3D-принтеров печатает объекты из PLA- и ABS-пластика. Однако английская компания Fripp Designs сконструировала устройство, которое способно создавать изделия из силикона и без поддерживающего материала. Новый принтер получил название Picsima Silicone .
«Никто прежде не печатал силиконом так, как мы, - утверждает компания. - Наш подход отличается от других методов печати мягкими полимерами, поскольку мы пользуемся доступными силиконами от хорошо известных производителей. Наш уникальный IP позволяет контролировать полимеризацию силикона. Преимущество Picsima silicone заключается в том, что он способен печатать очень мягкие (10 Шор А) и очень тонкие изделия (листы толщиной 400 микрон)».
На 3D-принтере Picsima Silicone можно печатать силиконовые изделия размером 100 мм х 100 мм х 30 мм. Хотя разрешение печати составляет всего 0,4 мм, этот принтер все равно можно использовать для разных целей.
В видео ниже Стив Робертс, соучредитель Fripp Designs, сравнивает силикон с гибким материалом Tango Black, который используется во время печати на 3D-принтерах Connex компании Stratasys. У изделий из силикона показатель твердости составляет всего 10 Шор А, в то время как у изделий из Tango Black - 27 Шор А. В таблице ниже видно, что число 10 Шор А близко к категории «экстра мягкий». Это означает, что силиконовое изделие можно растягивать и изгибать, и оно не сломается и не порвется.
Что еще важнее, для печати используются силиконы, которые можно приобрести в обычном магазине. Это означает, что пользователям не придется тратить крупные суммы денег на материал. Кроме того, эти силиконы уже получили одобрение на применение в медицинской и пищевой сферах.
«Идея печати из сетчатых полимеров пришла нам в голову, когда мы разрабатывали новый метод изготовления мягких протезов (этот проект проходил при поддержке Wellcome Trust), - объясняет представитель Fripp Designs. - При этом мы использовали уже существующую технологию 3D-печати, предложенную 3D Systems: изготовление протеза из базового материала на основе крахмала, который потом обрабатывался медицинским силиконом. К несчастью для пациентов, наш метод не получил одобрения, так как при изготовлении протезов использовался крахмал. Однако Fripp Design Limited увидела в этом вызов своим возможностям. Так у нас появилась мотивация для разработки метода 3D-печати силиконом».
Компания подала патент на свое изобретение в октябре 2013 года и подписала договор о патентной кооперации в октябре 2014 года. В будущем Fripp Designs планирует продавать свои 3D-принтеры, однако для этого требуется крупное вливание оборотного капитала. Поскольку эта технология уже доказала свою эффективность, Fripp Designs решила запустить сервис по 3D-печати изделий из силикона. Если у вас есть потребность в подобной услуге, загляните на сайт компании .
Посмотрите видео ниже:
«В этом 3-минутном видео показаны возможности технологии 3D-печати таким сетчатым полимером, как силикон, а также дан ответ на вопрос, почему наш метод лучше метода Stratasys», - говорит представитель компании.
Исследователи Университета Северной Каролины разработали уникальный метод аддитивной печати силиконом. Удивительно, но весь процесс происходит в воде. Подход очень напоминает по принципу возведение песочных замков, ведь частицы силикона образуют особые мостики, подобные соединениям мокрого песка.
Как это все получилось?
В процессе печати задействуются как жидкие, так и твердые силиконовые частицы. Исследователи использовали для работы особый материал, известный как полидиметилсилоксан или PDMS. Его частицы объединяются с водой (последняя применяется в качестве связующего вещества). В результате получаемые структуры могут быть крайне полезными для биомедицины, а также мягкой робототехники. Ученые утверждают, что 3D-печать силиконом позволит создавать поддерживающие конструкции прямо на живой ткани.
Руководитель исследовательской команды, которая трудилась над этим проектом, Орлин Д. Велев, заявляет о простоте данного аддитивного метода. Нет необходимости в применении химических веществ и реагентов, а также дорогой техники. Его команде удалось найти простой метод, с помощью которого можно заправить 3D-принтер двумя видами силикона и печатать даже под водой.
Настоящий прорыв в биомедицине
Многие исследователи пытались найти способ печати силиконом. Но до этого времени все попытки заканчивались фиаско. В основном для печати использовали либо нагревание материала, либо специальную химию. Команде же Велева удалось практически невозможное. Ученые достигли успеха с помощью многофазной системы только двух материалов.
На сегодняшний день большинство 3д-принтеров используют для создания объектов различные виды пластиков. Также есть модели, которые печатают из стекла, металла, керамики, гипсом или воском . А вот такой материал как силикон, до недавнего времени не встречался в списке исходных материалов для трехмерного моделирования.
Это было до тех пор, пока английская компания-разработчик Fripp Design Limited не выпустила революционный 3D-принтер Picsima Silikon. Эта модель способна использовать обычный силикон, имеющийся в продаже и сертифицированный для пищевых и медицинских целей. К тому же, этот 3д-принтер способен создавать объемные модели без необходимости в дополнительных поддерживающих элементах. К сожалению, силиконовый 3D-принтер Picsima Silikon пока невозможно купить, так как его массовое производство так и не налажено, однако и другие производители не стоят на месте.
Востребованность печати из силикона может объяснить невысокая цена этого материала при отличных физико-механических характеристиках: низкой теплопроводности, высокой газопроницаемости, износостойкости и безопасности. Технологии, по которым работаю пилотные модели 3д-принтеров по силикону, хранятся за семью печатями, а производители лишь демонстрируют опытные образцы печати.
К сожалению, силикон сложно поддается стандартным аддитивным технологиям в силу своей текучести и неспособности к быстрому отвердению, а соответственно, к сохранению заданной формы. Поэтому разработчикам приходится искать новые методики. Так, например, ученый из Института Флориды работают над тем, чтоб создать 3Д-принтер по силикону, работающий в микрогелевой среде. Этот материал способен создать взвешенную опорную среду для застывающего силикона. Главная цель ученых - создать устройство для печати биосовместимых имплантов и медицинских инструментов.
3D-принтер силиконом помог бы создавать сложнейшие детали, которые недоступны при традиционном способе изготовления силиконовых изделий - литье под давлением. Аддитивные технологии смогли бы использоваться при создании моделей из нескольких разновидностей силикона, отличающихся по мягкости, а также изделия с полыми формами внутри. Прогресс не стоит на месте, поэтому кто знает, возможно, все это станет реальностью уже завтра?