3D-печать крошечных деталей

29.12.2022

Инженеры из Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали новый метод трехмерной печати чистыми металлами или сплавами, позволяющий получить разрешающую способность в 40 микрон, что в некоторых случаях на порядок превосходит возможности других подобных технологий. Процесс, который является чем-то вроде симбиоза химии и 3D-печати, позволит изготавливать детали для крошечных MEMS-устройств (microelectronic mechanical systems), которые широко используются в космической, транспортной технике, биомедицинском оборудовании и во многих других вещах.

Традиционный процесс 3D-печати заключается в укладке материала слой за слоем. Это, в свою очередь, допускает возможность создания таких форм, которые невозможно получить традиционными способами механической обработки. В промышленных процессах 3D-печати металлом используется лазер, луч которого плавит металлический порошок в строго заданной точке, и наилучшие из таких методов могут обеспечить сейчас разрешающую способность в 100 микронов.

Здесь проблема заключается в том, что некоторые из металлов, медь и серебро, к примеру, имеют столь высокую теплопроводность, что даже при качественной фокусировке луча лазера тепло распространяется и плавит металлический порошок вокруг заданной точки, что снижает разрешающую способность процесса печати.

В новом процессе печати вместо чистых металлов в виде порошка, процесс производится в объеме, заполненном специальным гидрогелем. Этот материал представляет собой основу из гибких полимерных цепочек, промежутки между которыми заполнены водой. Только в данном случае эта вода содержит еще высокую концентрацию солей металла, из которого и будет состоять конечный печатаемый объект.

Далее все происходит как при обычном методе лазерной печати пластиком. Свет ультрафиолетовых лазеров, сфокусированных в заданной точке, вызывает полимеризацию, полимерные молекулы в этой точке связываются друг с другом и приобретают жесткость. И так, последовательно обрабатывая лазером гидрогель слой за слоем, формируется структура будущего объекта.

После этого обработанный лазером материал подвергается термической обработке при температурах от 700 до 1100 градусов в зависимости от материала печати. Температура выбрана так, чтобы она была чуть-чуть ниже точки плавления используемого металла или сплава, при этом, гидрогель начинает выгорать, и в местах его полимеризации формируются нити из частичек металла, которые сплавляются друг с другом. Более того, процесс выжигания гидрогеля реализован так, что металл из неполимерезованных областей оседает на уже образовавшихся металлических цепочках, укрепляя и уплотняя их таким образом.

Используя такой способ, калифорнийские исследователи напечатали различные объекты из чистой меди, никеля, серебра и сплавов нескольких типов в качестве демонстрации возможностей новой технологии. И сейчас специальный отдел Калифорнийского технологического института уже зарегистрировал компанию под названием 3D Architech, которая займется патентованием, дальнейшим совершенствованием, коммерциализацией и лицензированием новой технологии трехмерной печати.

<< Назад: Старые деревья более устойчивы к засухе 30.12.2022

>> Вперед: Влияние мультфильмов на психику детей 29.12.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Выращены мини-органы из амниотической жидкости человека 15.03.2024 Международная команда ученых под руководством профессора Фань Сюлиня из Университета Чжэцзян разработала уникальный способ выращивания мини-органов из клеток, обнаруженных в амниотической жидкости человека. Этот значительный прорыв в медицине может привести к улучшению диагностики и лечения врожденных заболеваний. Органоиды, представляющие собой трехмерные клеточные структуры, имитирующие органы в меньшем масштабе, были выращены из клеток легких, почек и тонкого кишечника, найденных в амниотической жидкости. Этот метод открывает новые возможности для изучения различных состояний плода и может стать ключом к ранней диагностике и лечению врожденных дефектов. Хотя пока не проводились попытки использования этого метода в лечении, ученые надеются, что их исследования в будущем помогут бороться с серьезными врожденными заболеваниями, которые затрагивают миллионы новорожденных ежегодно. Этот прорыв может изменить практику медицинских вмешательств, позволяя диагностировать и лечить врожденные заболевания еще до рождения. Проведенные исследования, включая создание легочных органоидов из плодов с врожденной диафрагмальной грыжей, показали потенциал этой технологии для диагностики и оценки эффективности лечения врожденных состояний. Это открывает новые перспективы для персонализированной медицины и улучшения результатов лечения у новорожденных. Исследование мини-органов из амниотической жидкости представляет собой значительный шаг вперед в области медицинских технологий. Этот метод может стать ключевым инструментом для диагностики и лечения врожденных заболеваний еще до рождения, открывая новые возможности для улучшения здоровья новорожденных.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025