Швейцарські інженери створили прототип 3D-принтера з нахиленою і поворотною друкуючою головкою, що дозволяє йому створювати предмети складної форми з фрагментами, розташованими під великим кутом, не використовуючи підтримуючі структури. Відео про розробку опубліковано на каналі Цюріхського університету прикладних наук, а стаття була представлена на конференції AMPA 2020.
Коли мова заходить про 3D-принтери, як правило, маються на увазі FDM-принтери, що друкують пластиком. Вони створюють об'ємний предмет, розплавляючи полімерну нитку і наносячи розплав спочатку на друкуючий столик, а потім на попередні шари. Під час друку принтер рухає друкуючу головку в одній площині, створюючи шар, а потім піднімає його (або опускає друкуючий стіл) і наносить зверху наступний шар. Цей метод зарекомендував себе як простий і надійний, але він не позбавлений недоліків. Один з них полягає в тому, що з його допомогою складно створювати виступи, тобто фрагменти, під якими немає попереднього шару. У разі невеликого кута нахилу такі структури ще можна створити, але при підвищенні до приблизно 65 градусів друк або неможливий, або в результаті нього утворюються фрагменти з сильними дефектами. Ця проблема зазвичай вирішується за допомогою підтримуючих структур у вигляді тонких стовпчиків під виступаючими частинами. Після друку їх необхідно видалити, що, по-перше, вимагає часу і витрачає частину матеріалу даремно, а по-друге, часто залишає невеликі дефекти.
Інженери з Цюріхського університету прикладних наук під керівництвом Міхаеля Вютріха (Michael Wüthrich) розробили конструкцію 3D-принтера, здатного повертати друкуючу головку і завдяки цьому друкувати навіть об'єкти з виступами, паралельними друкуючому столику. Основна частина принтера має класичну конструкцію: друкуюча головка може рухатися по вертикалі і одному з горизонтальних напрямків, а за другий горизонтальний напрямок відповідає рухомий друкуючий столик. Однак сама друкуюча головка встановлена на поворотному підвісі і закріплена під кутом 45 градусів до нього. Причому головка закріплена так, що при обертанні її кінець залишається на одному і тому ж місці.
Для того щоб конструкція не була громіздкою, інженери встановили мотор для повороту головки у верхню частину, а також використовували порожній вал для її обертання, який одночасно використовується як напрямна трубка для філаментної нитки. Крім того, розробники модифікували програмне забезпечення принтера так, що він розглядає модель не як набір паралельних плоских шарів, а як набір концентричних конусів або площин, повернутих на 45 градусів:
Незважаючи на це, автори показали, що принтер може друкувати не тільки предмети круглої форми, а й, наприклад, з квадратним перерізом:
Нещодавно ми розповідали про новий метод американських інженерів, який дозволив позбутися підтримуючих структур при 3D-друку мікрофлюїдних каналів.