Американські інженери розробили метод 3D-друку одним полімером, який дозволяє «програмувати» реакцію надрукованого предмета на нагрівання. В основі методу лежить залежність стиснення надрукованих шарів полімеру від напрямку проходу екструдера під час друку. Структури, що використовуються таким чином, можна використовувати для швидкої зміни їх форми при нагріванні, розповідають автори статті, представленої на конференції CHI 2019.
Зазвичай 3D-друк передбачає, що після друку та застигання об'єкта його властивості залишаються незмінними протягом усього циклу використання. Але існують і методи виробництва, що дозволяють задавати майбутню поведінку створеного предмета. Наприклад, для цього можна використовувати сплав з пам'яттю форми. Крім того, є й інший підхід, що дозволяє застосовувати багато матеріалів. Він заснований на поєднанні двох матеріалів з різними реакціями на зовнішні стимули. Наприклад, це можуть бути матеріали, що розширюються від підвищення вологості або температури.
Лінін Яо (Lining Yao) та її колеги з Університету Карнегі - Меллона у своїй роботі обрали аналогічний підхід, але показали, що для цього можна використовувати один матеріал, яким в даному випадку виступає полілактид. Як матеріал 3D-друку він виявляє цікаві властивості. Під час нанесення смуги полілактиду через екструдер, новий шар матеріалу розтягується, зв'язується з попереднім шаром і застигає в такому вигляді. Якщо потім нагріти надрукований предмет вище температури скловування (для використаного в роботі півілактида вона становить 61 градус Цельсія), відбудеться релаксація напружень і розтягнутий шар спалиться вздовж напрямку друку.
Інженери вирішили, що цю особливість можна використовувати для управління вигином полімеру після того, як його поміщають у гарячу воду або нагрівають іншим способом. Для цього вони запропонували об'єднувати в одному надрукованому предметі області, в яких друк відбувався в різних напрямках. Використовуючи всього два перпендикулярних один одному напрямки друку і маючи в своєму розпорядженні області заданим чином, інженери можуть отримувати практично будь-який кут вигину. Автори показали, як таким чином можна створювати різні предмети, наприклад, самостійно загинається гачок для вилучення плівки з судини.
Важливий підсумок роботи інженерів полягає в тому, що вони не тільки розробили метод друку, а й створили програмне забезпечення, що дозволяє користувачам легко створювати предмети з потрібними їм властивостями. Вони створили його як плагін до програм Rhinoceros і Grasshopper. У плагіні користувач може або вибрати об'єкт з підготовленої авторами бібліотеки, або самостійно задати необхідну йому структуру з набором вигинів.
Минулого року інша група американських дослідників використовувала частково схожий підхід для управління реакцією надрукованого об'єкта на зовнішнє магнітне поле. Вони розробили принтер, навколо друкуючої головки якого розташовується котушка, що створює поле з потрібною спрямованістю, яке визначає спрямованість намагниченості доменів в матеріалу, а отже, і їх реакцію на магнітне поле.