Kiedy naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) nie pracują nad robotami, zajmują się drukowaniem 3D rzeczy, których istnienie ledwo mieści się w głowie. Tym razem na warsztat wzięli coś, co szumnie nazwano „trójosiowymi emiterami elektrosprejowymi”. Brzmi jak zaawansowany komponent statku kosmicznego, a w rzeczywistości jest to miniaturowa fabryka produkująca mikroskopijne, wielowarstwowe kropelki.Wyobraźcie sobie płynną matrioszkę, tyle że w skali mikro, gdzie operujemy na obiektach cieńszych od ludzkiego włosa.
Po co komu takie cudo? Lista potencjalnych zastosowań wygląda, jakby została wyjęta prosto z folderu reklamowego futurystycznej korporacji. Kapsułki z lekami o precyzyjnie kontrolowanym czasie uwalniania, superczułe biosensory, a nawet materiały samonaprawiające się. Zanim jednak zaczniemy planować życie wieczne dzięki pigułkom z drukarki, warto zaznaczyć, że to dopiero początek drogi. Ale trzeba przyznać, że początek jest wyjątkowo obiecujący.
Cały problem polegał na tym, że do tej pory nikt nie potrafił wyprodukować tych emiterów w tak małej skali i o tak złożonej geometrii. Standardowe, sterylne metody znane z produkcji procesorów komputerowych po prostu zawiodły. Zespół pod kierownictwem Luisa Fernando Velásqueza-Garcíi wykorzystał technologię fotopolimeryzacji kadziowej (czyli zaawansowany druk żywiczny), aby stworzyć matryce zawierające 16 dysz na powierzchni zaledwie jednego centymetra kwadratowego. Wysokość pojedynczej drukowanej warstwy to zaledwie 25 mikrometrów. Jak bez ogródek stwierdził sam Velásquez-García: „Nie mogliśmy stworzyć takiego urządzenia w sterylnych warunkach produkcji półprzewodników. Jest to możliwe tylko dlatego, że jest drukowane w 3D”. Trudno o lepszą laurkę dla całej branży addytywnej.
W sercu urządzenia znajduje się misterna sieć wewnętrznych, spiralnych mikrokanalików, które równomiernie rozprowadzają trzy różne ciecze do wszystkich dysz. To właśnie ta złożona architektura była największym wyzwaniem. Jednak prawdziwa siła druku 3D w tym projekcie nie polegała wyłącznie na zdolności do wyprodukowania finalnego elementu. Kluczem była możliwość błyskawicznej iteracji. Naukowcy mogli testować i udoskonalać kolejne wersje projektu w tempie absolutnie nieosiągalnym dla tradycyjnych metod wytwarzania. To, co nazwali „agresywną optymalizacją”, pozwoliło im precyzyjnie określić kluczowe parametry procesu, odkrywając na przykład, że to lepkość środkowego płynu jest decydującym czynnikiem dla stabilności i jakości tworzonych mikrokapsułek.
Jakie są dalsze plany? Jeszcze większa miniaturyzacja oraz integracja materiałów przewodzących i dielektrycznych bezpośrednio w strukturze drukowanych emiterów. Czy oznacza to, że za rogiem czekają na nas samonaprawiające się ekrany smartfonów i leki działające z chirurgiczną precyzją? Zapewne nie w przyszłym tygodniu. Ale MIT po raz kolejny udowodniło, że druk 3D to już dawno nie jest tylko narzędzie do tworzenia prototypów i figurek. To technologia, która wyważa drzwi, które do tej pory wydawały się solidnie zamknięte. A my zawsze z ciekawością patrzymy, co jest za takimi drzwiami.
