Фантастическая технология 3D-печати с помощью звука

Канадские ученые из университета Конкордия изобрели технологию трехмерной печати при помощи звука. Этот метод был признан журналом Québec Science одним из 10 крупнейших научных открытий. По мнению разработчиков, эта технология может быть использована в будущем для ремонта космических кораблей и ядерных реакторов, а также для печати медицинских устройств непосредственно в теле пациента.

Информация о разработке была опубликована в журнале Nature Communications.

Прямая звуковая печать работает путем использования процесса, называемого кавитацией. Ультразвуковые волны используются для запуска серии крошечных химических реакций, длящихся всего несколько наносекунд. В результате реакций возникает огромное давление и тепло, что приводит к образованию пузырьков в материале для печати, а затем к его застыванию. Эти пузырьки вызывают полимеризацию, превращая жидкую смолу в твердую.

По мере образования и застывания этих пузырьков 3D-объект приобретает форму, слой за слоем, в любом дизайне, который пожелает пользователь.

На данный момент ученые напечатали все, что возможно: от тонких сотовых узоров до шестеренок и пропеллеров и даже форм в виде человеческих ушей и носов.

Фокусированный ультразвук высокой интенсивности (high intensity focused ultrasound, HIFU) уже используется в медицинских процедурах для разрушения тканей, например, для удаления опухолей. Теперь ему нашли новое применение.

Звуковая 3D-печать может, в частности, создавать миниатюрные объекты толщиной до 100 микрон — примерно на ширину человеческого волоса — и может работать с различными материалами, такими как пластик, металл, керамика или биоматериалы.

Хотя технология 3D-печати сама по себе не нова, новый метод имеет некоторые преимущества перед существующими технологиями, многие из которых используют лазеры для манипулирования материалом, чтобы объект приобрел форму. Например, звук может проникать через барьеры, через которые не может проникнуть свет.

Это открывает возможности для 3D-печати объекта непосредственно в труднодоступном месте, например, в двигателе самолета или под кожей хирургического пациента.

Если полимер или синтетическая ткань вводится в тело пациента, звуковой принтер может быть использован вне тела для придания материалу необходимой формы. И, по уверениям разработчиков технологии, печатать можно будет все — от стентов до синтетических органов.

Ученые проверили эту теорию, послав ультразвуковые волны через 15-миллиметровый слой свиной ткани и напечатав небольшой трехмерный кленовый лист с другой стороны.

Хотя все это звучит немного фантастически, канадские ученые утверждаю, что теоретически в будущем это может позволить пациентам избежать открытой операции сократит время восстановления пациентов.