Boeing patentuje lewitujący druk 3D

Amerykański Urząd Patentowy w lutym tego roku opublikował aplikację patentową lotniczego giganta Boeing, na proces druk 3D obiektów lewitujących w przestrzeni. W grę zamieszanych jest wiele drukarek 3D, diamagnetyczne materiały do druku i zdolność systemu do takiego obracania drukowanym obiektem, aby umożliwić przyrost warstw we wszystkich osiach.

Patent nosi nazwę – w wolnym tłumaczeniu – „druk 3D w nieograniczonej przestrzennej formie z wykorzystaniem lewitujących części” (Free-Form Spatial 3-D Printing Using Part Levitation). Złożony przez Boeing 29 lipca 2014 r. zaczyna się od słów:

Część jest tworzona za pomocą technologii addytywnych, jednocześnie lewitując w przestrzeni. Składowe danej części są kształtowane za pomocą druku 3D. System lewitacji detalu, pozwala na przestrzenną orientację tej części i manipulowanie nią w taki sposób, aby sprzężyć ją z jedną lub wieloma głowicami drukującymi.

Harkness, William A., Goldschmid, Josh H, wynalazcy

Aplikacja patentowa jest opatrzona numerem 14/446141 i dostępna w tym miejscu. Opisuje zupełnie nowatorskie podejście do technologii przyrostowej. Dotychczas wszystkie znane nam rozwiązania, potrzebują w ten czy inny sposób posiadać punkty podparcia.  Znamy za to przykłady profesjonalnych drukarek 3D, które oferują druk w kilku płaszczyznach, jednak połączania tych dwóch czynników, a szczególnie lewitowanie drukowanego obiektu jest absolutną nowością.

W zasadzie każdego tygodnia informujemy o niesamowitym odkryciu, które może zmienić branżę druku 3D – na większość z nich wciąż czekamy i na wiele będziemy nadal sporo czekać, nie znając praktycznego rozstrzygnięcia zgłaszanych idei czy wstępnych wniosków. W tym przypadku, aplikacja patentowa również oznacza zamysł, który przecież może okazać się nieosiągalny. Przyjrzyjmy się jednak samym założeniom.

Lewitujący druk 3D

Rewolucyjność takiego rozwiązania, nawet na tle – załóżmy na chwilę – pełnego sukcesu technologii CLIP, polega na całkowitej eliminacji tworzenia podpór (które jak wiemy są szczególnie uciążliwe dla druku 3D z metalu, ale i innych technologii), problemu przylegania do stołu roboczego i odrywania się od niego na skutek skurczu materiałów, a być może było by również łatwiej uwzględniać skurcz w drukowanym detalu. Można to sprowadzić do eliminacji przeciwności związanych z grawitacją, jakością wydruków i idealnemu wymiarowemu odwzorowaniu.

Perspektywa oczywiście jest zachęcająca, jednak jak ma to działać? W oparciu o znane fizykom zjawisko diamegnetyzmu. Mówimy o nim, gdy w danym obiekcie powstanie pole magnetyczne, skierowane przeciwnie (przeciwne wektory) do pola magnetycznego, które wytworzyło to pole i działa na nie z zewnątrz. Zjawisko to występuje w każdym ciele, ale w większości przypadków jest ono niwelowane przez paramagnetyzm (lub ferromagnetyzm). Sztuka polega tutaj na odpowiednim doborze materiału i parametrów, aby doprowadzić do takiego układu, w którym pola magnetyczne będą unosiły przedmiot w przestrzeni.

Sam proces druku 3D w tych warunkach, ma polegać na wydrukowaniu bądź umieszczeniu w przestrzeni bazy elementu (użyto tutaj słowa nugget, czyli samorodek, bryłka), a następnie drukowanie czy też natryskiwanie materiału, z wielu drukarek 3D , z uwzględnieniem odpowiedniej manipulacji obiektem we wszystkich trzech osiach, aby umożliwić pełnowymiarowy druk 3D. Oznacza to, że z powodzeniem moglibyśmy „nadrukowywać” na istniejących przedmiotach.

Punkt, w którym moglibyśmy mieć wątpliwości to mateiały, gdyż zjawisko diamagnetyzmu mogło by wymagać użycia takich, które nie koniecznie były by pomocne w druku 3D. Boeing jednak zamierza w ten sposób tworzyć części na użytek rynku lotniczego. Wysokie i niskie temperatury, ogromne przeciążenia, waga. Wszystko są to kluczowe czynniki dla tego rynku. Jeżeli Boeing ujarzmi lewitujący druk 3D, z materiałów, których będzie można używać w przemyśle lotniczym, z powodzeniem będzie można zacząć pakować walizki i rezerwować blokhauz na Marsie.

Bardziej sensowne wydaje się poczekać „jakiś czas” na dalsze doniesienia w tym temacie i wrócić do ekscytacji technologiami addytywnymi, które w teraźniejszości potrafią robić nie małe wrażenie.

Źródła: www.3ders.org, appft.uspto.gov

Zdjęcia: www.3ders.org, pdfaiw.uspto.gov, wikimedia.org