Jedno urządzenie umożliwiające druk 3D z niemal każdego materiału? Dimension Inx twierdzi, że to możliwe

Dimension Inx to startup założony w sierpniu 2017 roku w Chicago przez naukowców, którzy łączą w swojej pracy wiedzę z zakresu inżynierii, medycyny i biznesu. Obszerna wiedza interdyscyplinarna pozwoliła na stworzenie szerokiej kolekcji materiałów, które mogą być wykorzystane w charakterze tworzyw do druku przestrzennego. Opracowane surowce, do których zaliczyć można zarówno metale jak i tworzywo o właściwościach podobnych do kości, nazwano „3D Paints”. Jednym z podstawowych założeń dotyczących materiałów jest możliwość ich dowolnego mieszania w zakresie jednego procesu druku przestrzennego.

Zespół, którego koordynatorem jest były dyrektor operacyjny EnvisionTEC – John Hartner, prowadzi szeroko zakrojone badania nad ekstruzją zaawansowanych materiałów z wykorzystaniem bioplotera. Bioploter firmy EnvisionTEC posiada ekstruder pneumatyczny, który nie wymaga użycia wysokiej temperatury, przez co można wytwarzać przy jego pomocy struktury z materiałów specjalnych.

Jednak jak za pomocą jednego ekstrudera drukować materiały o tak odmiennych właściwościach jak metale, pasty czy nawet biomateriały? Adam Jakus twierdzi, że odpowiedź kryje się w właśnie w tworzonych przez nich „farbach”. Wszystkie mogą być używane w temperaturach pokojowych, dzięki czemu, jeśli tylko chcemy, możemy łączyć ze sobą nawet wolfram i hydrożel. W przypadku materiałów  metalicznych detale po wydrukowaniu muszą zostać wystawione na działanie wysokiej temperatury, utrwalając pożądany kształt w procesie spiekania.

Znaczącą korzyścią drukowania w technologii proponowanej przez Dimension Inx jest ogromna różnorodność materiałów (twórcy wspominają nawet o możliwości druku 3D z regolitu). W procesie wytwarzania przestrzennego mogą zostać wykorzystane również płynne polimery, takie jak silikon czy termoutwardzalne żywice epoksydowe.

Jednym z proponowanych przez producentów materiałów jest tworzywo o właściwościach zbliżonych do kości („Hyperelastic Bone 3D Paint”), który jako jeden z pierwszych zaprojektowanych przez zespół twórzyw ma być dostępny na rynku. Materiał składa się w 90% z hydroksyapatytu i w 10% z medycznych polimerów, dzięki czemu jest elastyczny. Ponadto nie wymaga post-processingu, jest idealny do przygotowywania wszczepialnych implantów, pobudzających kości do regeneracji. „Hyperelastic Bone” jest w trakcie certyfikacji i czeka teraz na zatwierdzenie jako materiał biozgodny.

Dimension Inx wprowadza na rynek również „Graphene 3D Paint”. Jakus tłumaczy, że w przeciwieństwie do filamentów, które zawierają niewielki procent materiału w polimerze, ich „3D Paint Graphene” jest prawie wyłącznie z grafenu (do 90%). Otrzymany z niego przedmiot dobrze przewodzi prąd a jednocześnie zalicza się do materiałów elastycznych oraz biozgodnych. Ze względu na swoje własnościowi ma zastosowanie w regeneracji tkanki mięśniowej (m.in. serca).

Tworzenie obiektu z zastosowaniem urządzenia wyposażonego w ekstruder pneumatyczny może wydawać się stosunkowo prostym procesem – nie wymaga użycia lasera, podwyższonej temperatury, złóż proszku ani zamkniętych komór o specjalnej, ochronnej atmosferze. Paradoksalnie, jest to jeden z najtrudniejszych procesów pod względem biegłego opanowania obsługi. Do wyzwań związanych z tego typu wytwarzaniem przestrzennym zalicza się m.in. odpowiednie kształtowanie się materiału i czy zapewnienie odpowiednich właściwości mechanicznych, wynikających z właściwości materiału a nie późniejszej obróbki. Z tego powodu na rynku istnieje stosunkowo mało urządzeń wykorzystujących ekstrudery pneumatyczne – jak dotąd były one domeną biodrukarek, produkowanych m.in. przez CELLINK.

Zespół Dimension Inx używa bioplotera EnviosionTEC, ale projektowane przez nich „farby” mogą być również wykorzystywane przy pracy z innymi, podobnie działającymi urządzeniami. Firma jest w trakcie testowania kolejnych typów materiałów m.in. ceramiki oraz różnorodnych tlenków metali aby móc wprowadzić je na rynek. Jak twierdzą producenci, ilość materiałów jest niemal nieograniczona- jednak czy metoda Dimension Inx może konkurować z profesjonalnymi technologiami wytwarzania addytywnego?

Źródło: 3dprintingmedia.network