Исследователи Массачусетского технологического института разработали технологию Liquid Metal Printing, новую аддитивную технологию, которая позволяет быстро 3D-печать мебели и крупномасштабных объектов с использованием жидкого металла за считанные минуты. В ходе исследования команда 3D-печатала детали мебели, такие как ножки и каркасы столов и стульев, из жидкого металла, и в результате получились прочные куски предметов. Процесс печати жидким металлом начинается с заранее заданного пути прохождения жидкого металла, после чего следует осаждение расплавленного алюминия . Жидкий металл быстро затвердевает и формирует форму 3D-структуры, что позволяет быстрее печатать прочную мебель на 3D-принтере.

Исследователи Массачусетского технологического института говорят, что 3D-печать жидким металлом может печатать в десять раз быстрее, чем сопоставимый процесс аддитивного производства металлов, а процесс плавления металла может быть более эффективным, чем некоторые другие методы, учитывая, что металл также более доступен из-за обилия отходов, которые могут быть переработаны. Скайлар Тиббитс, старший автор исследования, доцент кафедры архитектуры и содиректор Лаборатории самосборки , говорит, что, хотя прогресс в области быстрой 3D-печати является многообещающим, компромиссы все же имеют место. В случае печати жидким металлом речь идёт о разрешении печатных объектов и их визуальной эстетике.

Техника печати жидким металлом демонстрирует заметные отклонения от создаваемых ею рисунков. Неровные края, неровная поверхность результатов сочетаются с выступающими выступами закалённого алюминия. Исследователи Массачусетского технологического института признают этот результат, заявляя, что, хотя технология 3D-печати позволяет производить компоненты большего размера, чем те, которые обычно изготавливаются с помощью более медленных аддитивных технологий, и с меньшими затратами, она пока не может достичь высокого разрешения. «Но большая часть нашего искусственного мира, например, столы, стулья и здания, не требует чрезвычайно высокого разрешения. Скорость и масштаб, а также повторяемость и энергопотребление — все это важные показатели», — говорит Скайлар Тиббитс.

Исследователи Массачусетского технологического института также создали машину, которая может плавить алюминий и удерживать жидкий металл. Затем куски алюминия помещаются в электрическую печь, и машина впрыскивает их по заданной форме или по заданному пути из керамического сопла. Есть причина, по которой исследователи выбрали керамику в качестве корпуса насадки. «Расплавленный алюминий уничтожает практически все на своём пути. Мы начали с сопла из нержавеющей стали, затем перешли на титан, прежде чем остановились на керамике. Но даже керамические сопла могут засориться, потому что нагрев кончика сопла не всегда полностью равномерен», — говорит Зейн Карсан , ведущий автор исследования и аспирант ETH Zurich.

Объединив эти разработки, детали и предметы мебели можно будет напечатать на 3D-принтере жидким металлом за считанные минуты. Поскольку расплавленный алюминий остывает через несколько минут, пользователи могут сразу же использовать полученную продукцию по своему усмотрению. Исследователи также обнаружили, что чем большее количество алюминия они смогут расплавить, тем быстрее сможет работать принтер. В дальнейшем исследователи Массачусетского технологического института хотят улучшить машину, найдя способы обеспечить постоянный нагрев сопла и предотвратить прилипание жидкого металла. Также рассматривается улучшение потока расплавленного материала, а также поиск альтернативных вариантов конструкции для уменьшения неравномерности отпечатков.

Как говорит Скайлар Тиббитс: «Если бы мы могли сделать эту машину чем-то, что люди могли бы использовать для плавления переработанного алюминия и печати деталей, это изменило бы правила игры в производстве металлов. Сейчас он недостаточно надёжен, чтобы сделать это, но в этом и состоит цель». В работе над статьёй к нему присоединяется ведущий автор Зейн Карсан, который сейчас является аспирантом в ETH Zurich; а также Кимбалл Кайзер и Джаред Лаукс, учёный-исследователь и содиректор лаборатории. Исследование было представлено на конференции Ассоциации компьютерного проектирования в архитектуре и недавно опубликовано в материалах ассоциации.