Ένας 3D εκτυπωτής εμπνευσμένος από τον Terminator

Η ομιλία του Τζόζεφ ΝτεΣιμόν, συνιδρυτή και διευθύνοντα συμβούλου της εταιρείας Carbon3D, στο TED2015 είναι αποκαλυπτική για τους μύθους και τις αλήθειες της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Σύμφωνα με τον ίδιο, η τρισδιάστατη εκτύπωση αποτελεί από μόνη της εσφαλμένη ορολογία, καθώς ουσιαστικά είναι δισδιάστατη εκτύπωση σε στρώσεις. Με άλλα λόγια, η 3D εκτύπωση χρησιμοποιεί τις τεχνολογίες της 2D εκτύπωσης: σκεφτείτε έναν inkjet εκτυπωτή, ο οποίος ρίχνει πάνω στο χαρτί μελάνι για να σχηματίσει χαρακτήρες. Τώρα, αν ρίξεις αλλεπάλληλα υλικό στα ίδια σημεία, σιγά-σιγά δημιουργείται το τρισδιάστατο αντικείμενο - αυτό ακριβώς κάνει και η νέα τεχνολογία.


Η ομιλία του Τζόζεφ ΝτεΣιμόν στο TED2015

Στην παρούσα φάση, η τεχνολογία της τρισδιάστατης εκτύπωσης αντιμετωπίζει τρία βασικά προβλήματα που την εμποδίζουν να διεισδύσει στη βιομηχανική παραγωγή. Εν αρχή ην είναι η χαμηλή ταχύτητα. «Υπάρχουν μανιτάρια που μεγαλώνουν πιο γρήγορα από ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο αντικείμενο», λέει αφοπλιστικά ο κ. ΝτεΣιμόν. Δεύτερον, η πρόσθεση επάλληλων στρώσεων υλικού σημαίνει ότι ένα αντικείμενο που παράγεται με αυτή τη διαδικασία αποκτά αδύναμες μηχανικές ιδιότητες (χαμηλή αντοχή και ελαστικότητα). Τέλος, προς το παρόν οι επιλογές υλικών για το 3D printing είναι περιορισμένες.

Η σκηνή έμπνευσης από το “Terminator 2”

Και για όσους δεν εγκαταλείψατε αυτό ήδη το άρθρο, βρίσκοντας ανιαρές αυτές τις τεχνικές λεπτομέρειες, εδώ αρχίζει το ζουμί της ιστορίας: τι έκανε η Carbon3D για να δώσει λύση στα παραπάνω προβλήματα. Οι ερευνητές της εταιρείας σκέφτηκαν outside the box. Εγκαταλείποντας την καθιερωμένη προσέγγιση στη διαδικασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης, εμπνεύστηκαν από μία σκηνή του “Terminator 2”, όπου το ρομπότ-δολοφόνος Τ1000 αναδημιουργείται μέσα από μία λίμνη υγρού μετάλλου. «Γιατί ένας 3D εκτυπωτής να μην μπορεί να λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο;», αναρωτήθηκαν και έτσι προέκυψε η ιδέα τους.


Demo με τον καινούργιο 3D εκτυπωτή σε λειτουργία

Ένας εκτυπωτής με τεχνολογία CLIP εκμεταλλεύεται τις αντίθετες ιδιότητες του φωτός και του οξυγόνου (το πρώτο στερεοποιεί τη ρητίνη ενώ από την άλλη πλευρά το δεύτερο αποτρέπει τη στερεοποίησή του) για να κατασκευάσει ένα αντικείμενο χωρίς να εκτυπώνει σε στρώσεις. Στη βάση του υπάρχει μία μίνι δεξαμενή με ρητίνη ανθεκτική στις UV. Το «πάτωμά» της είναι διάφανο, προκειμένου να περνά η δέσμη φωτός από μία πηγή που βρίσκεται από κάτω, και από μέσα του περνά οξυγόνο. Η ρητίνη που εφάπτεται στο «πάτωμα» αρχίζει να στερεοποιείται μόλις δεχτεί τη δέσμη φωτός, αλλά όχι πολύ γρήγορα χάρη στην επίδραση του οξυγόνου. Ενώ η πλατφόρμα κατασκευής αρχίζει σιγά-σιγά να υψώνεται και να απομακρύνεται από το «πάτωμα» της βάσης, το αντικείμενο αρχίζει να παίρνει σταδιακά τη μορφή του.


Κατασκευάζοντας ένα αντίγραφο του Πύργου του Άιφελ σε λιγότερο από επτά λεπτά (βίντεο σε fast-forward)

Η νέα μέθοδος εξασφαλίζει απίστευτες ταχύτητες, από 25 έως 100 φορές την ταχύτητα των υφιστάμενων τρισδιάστατων εκτυπωτών. Τα προϊόντα της μοιάζουν περισσότερο με αυτά που παρασκευάζονται από τη βιομηχανία με τη μέθοδο της χύτευσης με έγχυση πολυμερικών τηγμάτων, τα οποία έχουν εμφανώς βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες έναντι των αντικειμένων που παράγονται με το συμβατικό 3D printing. Και, για να καλυφθεί και η τρίτη αδυναμία της τρισδιάστατης εκτύπωσης, η νέα μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιήσει μία μεγαλύτερη γκάμα υλικών κατασκευής.