Perguntas e Respostas:Co-Impressão Líquido-Sólido de Sistemas Funcionais Completos

O professor Robert MacCurdy e sua equipe da Universidade do Colorado em Boulder desenvolveram e caracterizaram um método para imprimir estruturas 3D com o uso simultâneo de diferentes materiais, incluindo líquidos e sólidos, para produzir sistemas funcionais completos, não apenas componentes individuais.

Resumos técnicos: O que você começou neste projeto?

Professor Robert MacCurdy: Minha formação é em robótica, e fiquei muito empolgado no início do meu trabalho de doutorado, tentando pensar em maneiras de automatizar o projeto e a fabricação de robôs – essa ainda é a motivação central do meu trabalho.

Meu objetivo é desenvolver ferramentas que permitam que designers humanos respondam muito rapidamente a novas necessidades e projetem muito rapidamente, e então fabriquem robôs para essas necessidades.

Resumos técnicos: Você pode nos contar mais sobre o processo?

MacCurdy: Normalmente, todas as tintas de jato de tinta são depositadas como um líquido e, em seguida, são expostas ao calor ou à luz e passam para um sólido. Mas se incluirmos também materiais que ficam permanentemente como líquidos, podemos usar o líquido como material de suporte.

Temos três cenários diferentes, com base nos dois materiais diferentes que estamos considerando. Se um dos materiais for mais flutuante que o outro, eles se separarão como água e óleo. Se houver diferenças de tensão superficial entre os dois materiais, a gota superior, que de outra forma cairia pela inferior, seria mantida na interface por sua tensão superficial.

E, finalmente, mesmo que a densidade esteja errada, e mesmo que a tensão superficial esteja errada, se você puder fotopolimerizá-lo com rapidez suficiente para que ele passe de um líquido para um sólido enquanto ainda está na superfície e você tem outras gotículas adjacentes a ele , eles também estão fotopolimerizando. Então você poderia criar estruturas físicas que seriam travadas no lugar e não continuariam a afundar no líquido.

Isso nos permite imprimir estruturas, por exemplo, espirais, que seriam impossíveis de limpar usando materiais de suporte existentes. O método de jato de tinta requer material de suporte, mas eventualmente você terá que removê-lo.

No entanto, os materiais de suporte existentes são bastante difíceis de remover dos canais no tipo de estrutura espiral complicada e semelhante a capilar que criamos em nosso laboratório. Em nosso método, como o material de suporte tem viscosidade tão baixa, ele flui facilmente para fora de todos os canais com um pouco de fluxo de fluido.

Imprimimos o sólido e o líquido ao mesmo tempo. Então, está tudo pronto assim que você lavar o material de suporte.

Resumos técnicos: O que você está trabalhando é uma espécie de porcas e parafusos básicos que podem ser usados ​​para construir coisas no futuro?

MacCurdy: Isso mesmo - queremos adicionar mais tintas à paleta do pintor. E o líquido é importante porque traz vantagens que apenas adicionar uma cor diferente de um sólido não necessariamente ajudaria.

Vamos continuar com o tema dos robôs, mas explorar e expandir os diferentes tipos de estruturas que podemos fazer.

Uma versão editada desta entrevista foi publicada na edição de junho de 2022 do Tech Briefs .