Прорыв: голландские ученые научились печатать на 3D-принтере из металла

Кажется, 3D-печать уже используется практически во всех сферах человеческой деятельности: на 3D-принтерах печатают телевизоры, мебель, дома, автомобили, органы для людей и животных, даже мороженое, сладости и другие блюда. Но во всех этих случаях для создания трехмерных объектов использовались пластиковые составы или другие относительно мягкие и пластичные расходные материалы. Металл же в 3D-печати применять было до недавнего времени невозможно. Однако ученые из Нидерландов совершили научный прорыв, ликвидирующий этот недостаток 3D-принтеров. Микроскопические капли меди и золота станут расходным материалом для печати металлических предметов.

Команда ученых из университета Твенте открыла путь для использования в трехмерной печати структур из золота и меди. Головка печатающего устройства выполняет укладку микроскопических капель металла, которые создаются из металлической пленки, облучаемой импульсным лазером.

Главные преимущества металла – электро- и теплопроводность, а также высокая прочность. Печать из металла на 3D-принтере позволит достигнуть высокой точности в производственных процессах и создавать даже мелкие охлаждающие и соединительные элементы, расположенные между микросхемами в смартфонах.

Вместе с тем температура плавления многих металлов высока, что делает достаточно сложным обеспечение контролируемого осаждения капель металла. Кроме того, термически устойчивые форсунки, которые можно использовать в 3D-принтерах, изготовить непросто. Для объектов размером от 100 нанометров до 10 микрометров достойного решения этой проблемы пока не найдено.

Однако голландским ученым всё же удалось создать из микроскопических капель элементы высотой 2 мм и диаметром 5 мкм. Экспериментируя дальше, они получили элементы высотой 0,86 мм и толщиной 0,005 мм из капель диаметром 0,001 мм. Аналогичная технология может быть использована для печати и более сложных объектов.

Впрочем, существует и ещё одна проблема: высокая энергия лазера, воздействующего импульсами на металлическую пленку, обуславливает разлет и осаждение капель металла рядом на той же пленке. Исследователи работают над устранением этого эффекта, чтобы добиться максимальной чистоты печати и возможности использования в 3D-принтерах других металлов, а также гелей, паст и жидкостей с предельно высокой вязкостью.

Ранее компания MatterFab представила модель 3D-принтера, который создавал детали из металлического порошка, и даже привлекла 5.75 млн. инвестиций. Однако точность работы таких устройств значительно ниже, к тому же они обладают ограниченной областью применения и в серию будут запущены не раньше 2016 года. Аналогичные устройства выпускали и другие стартапы, однако приблизиться к микрообъектам они не смогли.