Druk 3D dynamicznie ewoluuje, dając nam coraz szersze możliwości. Maszyny, które jeszcze niedawno kojarzyły się jedynie z produkcją twardych, sztywnych modeli, teraz otwierają drzwi do zupełnie nowej epoki. Mowa tu o druku 3D z materiałów elastycznych. Ten temat, choć wydaje się niszowy, kryje w sobie ogromny potencjał, o czym świadczą badania prowadzone przez amerykańskiego naukowca, prof. Daniela Raua.
Dlaczego druk 3D z elastycznych materiałów jest tak ważny?
Przez długi czas drukarki 3D były ograniczone do tworzenia przedmiotów z twardych, kruchych tworzyw. Jednak w wielu zastosowaniach, szczególnie w medycynie czy inżynierii, potrzebne są miękkie materiały do druku 3D. Organizm ludzki składa się w dużej mierze z tkanek miękkich. Dlatego, aby tworzyć np. biokompatybilne implanty, spersonalizowane urządzenia medyczne, czy nawet wygodniejsze obuwie, niezbędne są elastyczne materiały.
Badania prowadzone przez prof. Daniela Raua z University of Wyoming skupiają się właśnie na rozwiązaniu problemów związanych z drukowaniem elastomerów, czyli materiałów o właściwościach gumy. Obecne technologie często zamiast funkcjonalnego modelu tworzą zdeformowane bryły, co jest dużym wyzwaniem. Właśnie dlatego, jego projekt badawczy, wsparty grantem z National Science Foundation, ma na celu dogłębne zrozumienie procesu utwardzania materiałów zwanych fotopolimerami.
Próbki miękkiego materiału wydrukowanego w 3D w Laboratorium Wytwarzania Addytywnego (Źródło: https://www.uwyo.edu/news/2025/08/uw-engineering-professor-receives-grant-for-novel-approaches-to-soft-3d-printed-materials.html)
Jak powstają miękkie materiały do druku 3D?
Profesor Rau bada proces, w którym płynny fotopolimer, pod wpływem światła UV, przechodzi w stan stały. To kluczowy moment w druku 3D, ale w przypadku elastycznych materiałów, wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi. W związku z tym, aby zgłębić tę tajemnicę, zespół badawczy wykorzystuje dwie nowatorskie metody: fotorheologię oraz spektroskopię korelacji fotonowej z użyciem promieniowania rentgenowskiego (XPCS). Co więcej, w ramach tej współpracy z Brookhaven National Laboratory, naukowcy używają synchrotronu, aby precyzyjnie zbadać co dzieje się na poziomie molekularnym podczas utwardzania.
Efekty tej pracy mogą mieć ogromne znaczenie. Poza aplikacjami medycznymi, miękkie materiały do druku 3D mogą zmienić produkcję sprzętu sportowego, takiego jak np. kaski. Dzięki nim można tworzyć unikalne, ażurowe geometrie, które lepiej amortyzują uderzenia, co w konsekwencji chroni przed kontuzjami. Profesor Rau mówi o tym wprost: “Pomiędzy tym, co umożliwia druk 3D, a tym, co umożliwia materiał, wierzę, że możemy uzyskać naprawdę, naprawdę dobrą wydajność”. Chociaż druk 3D ma jeszcze wiele do zaoferowania, to właśnie rozwój w obszarze miękkich materiałów może mieć duże znaczenie.
