Расширенная технология b-FDM улучшает смешивание материалов в 3D-печати

Моделирование методом послойного наплавления (FDM) обладает множеством достоинств, включая доступность и удобство использования в офисных условиях, что делает эту технологию привлекательной.

Однако экструдер способен печатать и обрабатывать только один вид филамента одновременно, что ограничивает возможность точного пространственного контроля при смешивании материалов. Стремясь преодолеть это ограничение, исследователи из Сеульского национального университета, Сан-Джун Ан, Ховон Ли и Кью-Джин Чо, разработали уникальный двухэтапный процесс для 3D-печати методом FDM, который позволяет объединять разные свойства в едином исходном материале.

Применяя эту методику Blended-FDM (b-FDM), они успешно напечатали единый филамент FDM, содержащий 36 различных цветов, используя при этом четыре филамента основных цветов.

Процесс b-FDM включает два этапа. Вначале команда создает цифровой материал (DM), послойно выкладывая различные базовые компоненты и вручную переключаясь между ними.

Полученный таким образом филамент затем используется в качестве основного материала для создания окончательного изделия на следующем этапе. Когда филамент экструдируется через сопло, материалы смешиваются, придавая конечному продукту необходимые свойства.

Эта технология позволяет печатать материалы с различными характеристиками, объединяя несколько базовых компонентов в один DM филамент и обеспечивая точный контроль над составом материала.

​​

Процесс печати методом b-FDM.

Филамент был напечатан с толщиной слоя 125 мкм и состоит из 14 слоев экструдированного материала. Каждый слой включает 2-4 линии 3D-печати, ширина которых составляет 440 мкм.

В процессе печати сырье менялось вручную, что позволило сочетать различные свойства, такие как цвет, прочность, проводимость и растяжимость. Филаменты были напечатаны на нескольких тестовых деталях с использованием оригинального Prusa i3 MK3S от Prusa Research, с хорошей адгезией, достигнутой нагревом платформы 3D-принтера до 70°C.

Исследователи объединили проводящий, хрупкий PLA (CPLA) с мягким, гибким полиуретаном (TPU), что привело к созданию проводящих компонентов с возможными применениями в носимой электронике и датчиках. Филамент также был разработан с диаметром 1,75 мм, что делает его совместимым с любым FDM-принтером.

Чтобы продемонстрировать свою технологию, исследователи изготовили многофункциональний оригами-захват с жесткими поверхностями, гибкими петлями, электрическими цепями и сенсорами, используя стандартный FDM-принтер и один вид филамента. Это показывает, что их инновационный метод может быть легко адаптирован для стандартных принтеров.

Технология является экономичной и доступной, поскольку ее можно реализовать на обычных FDM-принтерах, применяя лишь несколько распространенных типов филаментов. Это также раскрывает весь потенциал FDM-печати для различных технических целей. Исследователи считают эти результаты значительным улучшением существующих возможностей FDM-принтеров и видят в них способ расширить текущие границы 3D-печати.