Dynamiske endringer foretatt under byggingen av en modell av Eiffeltårnet viser fleksibiliteten til denne nye printprosessen. Bilde via Northwestern University.

Et forskerteam ved Northwestern University har brukt lys og en robotarm til å utvikle en ny 3D-printprosess som lar dem flytte på, snu og endre størrelse på modellag under printingen. Teamet håper at deres nye printprosess vil gi designere større frihet til å lage kompliserte former og printe i flere materialer.

I de fleste tradisjonelle 3D-printapplikasjoner, deler programvaren den digitale modellen i lag og “plasserer” dem deretter oppå hverandre i den fysiske verden. Å 3D-printe på denne måten gir mye frihet i z-aksen, men ikke mye frihet til å bytte akser, eller å endre modellen delvis under printingen. Men nå, i en studie som nylig ble publisert i Additive Manufacturing, utviklet et team ledet av mekanisk ingeniør og forsker Cheng Sun en prosess som lot dem å skrive ut på forskjellige akser og endre lagene mens de ble printet.

–3D-printprosessen er ikke lenger bare en måte å lage en kopi av den designede modellen, sier Sun. –Nå har vi en dynamisk prosess som bruker lys til å montere alle lagene, men med stor frihet til å bevege hvert lag underveis, fastslår han.

For å oppnå dette brukte Suns team en fotopolymer harpiks og en kompleks robotarm. En fotopolymer er en polymer hvis egenskaper endres når de utsettes for lys (utenfor 3D-printing er dette sannsynligvis mest kjent for bruk i UV-herding av fyllinger på tannlegekontoret). I dette tilfellet skinner lys på polymeren, den blir tverrbundet og gjøres til et fast stoff. Suns team brukte en DLP-basert skriver med et flytende harpiks kar, og brukte projisert lys for å “fryse” harpiksen når den kom ut av karet.

Strukturene ble “trukket” ut av karet av en seksakset robotarm, som var i stand til å svinge lett på grunn av sin sjette akse, et robot “håndledd”. Den større graden av frihet betyr at utskriftsprosessen ikke bare er låst til å bygge på z-aksen, og designeren kan bestemme seg for å endre utskriftsretningen eller transformere laget mens de printer.

Denne prosessen gir designere mer frihet over hvert lag, slik at de kan skrive ut fra flere materialer og på flere akser. Prototypegjenstandene teamet bygde viste frem prosessens styrker. En tilpasset vaskulær stent basert på pasientens MR-bilder viste prosessens fleksibilitet. En fungerende pneumatisk griper, med “gripetips” laget av myke materialer på en base laget av hardere polymerer, viste potensialet for multimateriell utskrift. Og deres DNA-helixmodell og skjær-og-vri-modell av Eiffeltårnet viste potensialet til å endre lag på en visuelt åpenbar måte.

Suns forskerteam er også begeistret for prosessens hastighet. Ettersom lagene herdes umiddelbart og prosessen er kontinuerlig (noe som betyr ingen “trinn” mellom lagene), er de i stand til å skrive ut 4000 lag på omtrent to minutter.

–Dette er en veldig rask prosess, og det er ingen avbrudd mellom lagene, sier Sun. –Vi håper produksjonsindustrien vil finne fordeler i den.

Kilde: 3dPrint.com