新類型3D打印利用聲波來構建物體

3D打印通常涉及到沉積熔化的塑料層、激光熔化金屬粉末或使用紫外線使膠狀樹脂硬化。然而一項新技術選擇了另一種方法,即利用聲波。該技術由加拿大康考迪亞大學的一個科學家團隊開發,其被稱為直接聲音打印(DSP)。

在該技術的當前版本中,一個換能器被用來發送聚焦的超聲波脈衝,然後穿過一個腔室的兩側並進入其中的液體聚二甲基硅氧烷(PDMS)樹脂。這樣做會產生超聲波場,其使得快速振蕩的微觀氣泡在樹脂的特定位置暫時形成。

隨着這些氣泡的振蕩,它們內部的溫度上升到約15,000開爾文,內部壓力攀升到超過1,000巴。儘管這種溫度和壓力的突然增加只持續了幾皮秒,但它卻使樹脂在氣泡的確切位置凝固。

因此,通過沿着預定的路徑逐步移動換能器有可能建立起一個複雜的三維物體–一次一個小像素。除了能生產非常小的、詳細的物品外,DSP還允許在其他具有不透明表面的結構內非侵入性地打印結構。

新類型3D打印利用聲波來構建物體

如利用這種技術,飛機機械師可以想象在不打開飛機機身的情況下,在內部部件上進行3D打印維修。甚至有可能在患者體內3D打印出植入物,而無需進行手術。

除了PDMS樹脂,科學家們還成功地使用DSP打印了陶瓷材料製成的物體。他們現在計劃對聚合物-金屬複合材料進行實驗,然後是純金屬。

跟Mohsen Habibi博士和博士生Shervin Foroughi一起領導這項研究的Muthukumaran Packirisamy教授說道:“超聲波頻率已經被用於破壞性程序,如激光消融組織和腫瘤。我們想用它們來創造一些東西。”

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