Разработана новая печатающая головка для 3D-принтера, которая позволяет ускорить процесс печати в несколько раз. Инженеры добились этого за счет винтовой подачи филаментной нити, а также ее лазерного подплавления, сообщается в работе, опубликованной в журнале Additive Manufacturing.
Крупные компании сегодня используют 3D-печать для создания деталей, которые из-за их формы сложно изготовить обычными методами. Но чаще 3D-принтеры применяются для быстрого прототипирования будущих разработок. И хотя 3D-печать по скорости опережает традиционные методы создания прототипов, например с помощью отливок, даже у 3D-принтеров на это все равно уходит от нескольких часов до нескольких дней.
Инженеры под руководством Джона Харта (John Hart) из Массачусетского технологического института модифицировали конструкцию печатающей головки принтера и за счет этого добились ускорения печати в несколько раз. Разработанный инженерами принтер использует метод послойного наплавления (FDM), при котором печатающая головка перемещается в трех направлениях в области печати и, расплавляя материал, послойно создает изделие. Во многих коммерческих FDM-принтерах используется пара подающих колес, которые толкают пластиковую нить (филамент) к концу печатающей головки, где она расплавляется. Этот механизм имеет недостаток: при увеличении скорости подачи колесо может потерять сцепление с филаментом.
Инженеры решили заменить эту конструкцию на винтовой механизм, который позволяет значительно увеличить силу и скорость подачи нити. Помимо этого они дополнили обычный электрический нагреватель лазерным. Лазерный луч под углом попадает в кварцевую камеру с проходящим через нее филаментом и многократно отражается от стенок. За счет этого филамент попадает в основной нагреватель с уже высокой температурой и скорость плавления в целом значительно увеличивается.
Благодаря этим изменениям инженеры достигли скорости печати 127 кубических сантиметров в час. Для сравнения, у других коммерческих 3D-принтеров такого типа и аналогичного разрешения скорость составляет около 20 кубических сантиметров в час. Разработчики продемонстрировали скорость печати нового принтера, создав с его помощью закрученную призму размером несколько сантиметров за шесть минут. Инженеры считают, что уменьшение времени печати с часов до минут значительно упростит прототипирование.
Недавно американские исследователи значительно ускорили 3D-печать металлом. Они создали «динамический трафарет», который позволяет лазерному лучу не скользить по слою материала, а спекать весь слой одновременно.
Григорий Копиев
Смесь из растительных белков заменила настоящее мясо
Сингапурские ученые напечатали на 3D-принтере вегетарианский морепродукт, имитирующий кольца кальмара, используя для этого пасту из растительных белков, выделенных из микроводорослей и маша. Технология может помочь в борьбе с продовольственным кризисом в будущем и снизить чрезмерный вылов морепродуктов, предлагая альтернативу растительного происхождения, сообщается в пресс-релизе Американского химического общества. Развитие технологий 3D-печати не обошло стороной и пищевую промышленность — появление первого принтера, предназначенного для печати еды, датируется 2007 годом. С тех пор ассортимент блюд и ингредиентов для печати непрерывно расширяется. За прошедшие время ученые успели поэкспериментировать с печатью сахаром, сухим молоком, чаем, шоколадом, криогенной мукой и кофейной пленкой. В 2021 году была продемонстрирована технология 3D-печати мясом — куриное пюре, уложенное слоями, поджаривали с помощью лазера. Со временем возросла и сложность создаваемых блюд — в них стали использовать больше ингредиентов. К примеру, для приготовления одного кусочка сложносоставного кондитерского изделия, ученые использовали сразу семь компонентов: печенье, арахисовую и шоколадные пасты, клубничное желе, банановое пюре, глазурь и вишневый соус. Одним из будущих применений печатаемой кулинарии может стать создание продуктов, схожих по вкусовым и питательным качествам с мясом и морепродуктами, но состоящих при этом из белков растительного происхождения. Такая замена в перспективе может помочь снизить перевылов рыбы и других морепродуктов и сделать питание более здоровым, так как в напечатанных имитациях из растительных белков отсутствуют примеси тяжелых металлов и микропластик, которые могут содержаться в настоящих морепродуктах. На сегодняшний день уже существует технология печати искусственного рыбного филе на основе растительных белков, а также компании, которые занимаются производством и продажей готового продукта. Теперь же ученые Пурнима Виджаян (Poornima Vijayan) и Хуан Дэцзянь (Dejian Huang) из Национального университета Сингапура показали, что можно использовать 3D-печать для создания аналога другого популярного морепродукта — мяса кальмара. В качестве основных компонентов для печати исследователи использовали белки, выделенные из микроводорослей и маша — семян растения семейства бобовых, известного также как золотистая фасоль или бобы мунг. Они используются в производстве крахмала, из которого делают фунчозу. К белкам исследователи добавили растительное масло, содержащее жирные кислоты омега-3, и получили пасту, которая по составу нутриентов похожа на филе кальмара. Эту пасту затем использовали в принтере для послойной печати продукта в виде колец. После напечатанные кольца подвергли термообработке на аэрогриле. По словам исследователей, готовый продукт напоминает по вкусовым качествам настоящие кольца кальмара. Но прежде чем продемонстрировать его потребителю, еще предстоит поработать с составом, чтобы текстура и упругие свойства больше походили на настоящий морепродукт. Кроме того, в будущем исследователи планируют подумать над способами масштабирования их производства. https://www.youtube.com/watch?v=ZLT4GbrTwic На сегодняшний день существуют технологии, которые позволяют выращивать мясо из клеточных культур без использования животных, однако конечный продукт пока что оказывается чрезвычайно дорогим. Инженеры из Израиля придумали, как удешевить и упростить производство искусственного мяса. Для этого в качестве каркаса для ткани использовали соевый текстурат, а обычные мышечные волокна разбавили гладкой мускулатурой. По утверждениям добровольцев, которые дегустировали мясо, оно действительно почти неотличимо по вкусу, запаху и текстуре от натурального.