Kami baru saja mencetak mikrofon pada printer 3D di laboratorium - dan kemudian akan ada fiksi ilmiah lengkap

Gagasan membuat objek fisik dari file digital tampaknya menarik. Dia ingat replikator Star Trek yang dapat melakukan apa saja dari pakaian hingga suku cadang untuk pesawat ruang angkasa dan makanan. Pencetakan 3D hari ini mengambil langkah-langkah mengesankan ke arah ini, yang sangat menarik bagi banyak produsen. Sebagai contoh, menjadi mungkin untuk mencetak komponen-komponen perangkat elektronik kompleks pada peralatan yang relatif sederhana - seperti tim peneliti saya baru saja menunjukkan , dengan menciptakan, menurut pendapat kami, mikrofon pertama yang dicetak pada printer 3D.

Untuk pencetakan 3D, cukup banyak bahan yang berbeda sudah tersedia, termasuk yang mirip dengan kayu dan perak. Namun, sebagian besar mesin terbatas untuk bekerja dengan bahan sintetis - plastik, polimer karet dan nilon. Biasanya, mesin hanya mencetak satu bahan pada satu waktu, atau mengganti palet dua hingga tiga bahan. Tapi ini masih menyisakan potensi besar, terutama untuk memberi bahan sifat berbeda. Ini dapat dicapai dengan mencampur partikel nano dari bahan lain yang memiliki sifat yang Anda butuhkan.


Jika, misalnya, Anda ingin bahan Anda melakukan arus, Anda dapat menambahkan perak, emas atau karbon nanotube ke dalamnya. Ini memungkinkan untuk mencetak sirkuit elektronik. Jika Anda membutuhkan piezoelektrik - pembangkitan listrik dengan kompresi - Anda dapat menambahkan barium titanate ke material. Objek yang dihasilkan dapat diubah menjadi sensor suara atau panas, atau menjadi drive daya, perangkat yang membuat komponen lain bergerak.

Beralih di antara sirkuit, sensor, dan aktuator selama satu cetakan, Anda dapat membuat komponen elektronik yang berfungsi secara keseluruhan. Dalam beberapa tahun terakhir, orang telah menggunakan teknik ini untuk membuat hal-hal seperti komponen optik untuk lensa atau panel, atau akselerometer - perangkat yang mengukur pergerakan berbagai objek, dari orang yang berlari ke gempa bumi. Dia juga memungkinkan kami untuk membuat mikrofon kami, menerjemahkannya dari file digital menjadi kenyataan hanya dalam enam jam.

Simpan plastik Anda

Idealnya, kami ingin menggunakan salah satu printer 3D populer dari MakerBot, yang biayanya mulai dari £ 1000, tetapi mereka tidak suka menambahkan partikel kecil ke bahan. Mereka bekerja dengan memeras benang plastik, yang kemudian mendingin dan membeku, dan partikel nano menyumbat sistem ini - terutama jika Anda menambahkan banyak dari mereka untuk meningkatkan sifat material.

Sebagai gantinya, kami menggunakan Asiga Pico 27 ​​plus dengan harga £ 6.000. Ini menggunakan " pemrosesan cahaya digital " dan menyembuhkan plastik dengan menerangi dengan sinar ultraviolet. Lampu dibangun dengan 4000 micromirrors, mirip dengan yang digunakan pada proyektor rumah. Untuk membuat model, printer memproyeksikan serangkaian gambar dua dimensi ke plastik cair, dan menggeser model itu sedikit ke atas setiap kali lapisan disembuhkan. Partikelnano mengubah durasi pencahayaan yang diperlukan untuk menyembuhkan, dan sedikit menyerap dan menyebarkan cahaya insiden, tetapi dengan mempertimbangkan ini, pencetakan dapat dilakukan dengan cukup sukses.


Salah satu kelemahan dari teknologi ini adalah tidak bagus dalam mengubah jenis material. Karena bahan sumbernya adalah plastik cair, maka harus disimpan dalam wadah: model direndam dalam cairan saat mencetak setiap lapisan berikutnya. Untuk mengubah bahan, Anda harus menghentikan semuanya dan mengganti tangki secara manual, sebelum mencetak lapisan berikutnya.

Ini dapat dielakkan dengan meninggalkan lubang pada model sebagai pengganti bahan lain. Kemudian Anda dapat mengubah bahan dan mencetak di dalam lubang ini, menghasilkan objek tiga dimensi dengan properti internal yang saling berhubungan.

Apa yang akan terjadi selanjutnya?

Masalah teknis pencetakan 3D dari mikrofon yang berfungsi terutama terkait dengan kontrol proses, pilihan waktu paparan radiasi ultraviolet dengan akurasi milidetik dan kombinasi yang hati-hati dan pencampuran bahan yang berbeda. Hasil akhirnya adalah perangkat yang berperilaku hampir seperti mikrofon normal, dengan pengecualian rasio signal-to-noise yang buruk dan terlalu besar resistensi lapisan konduktif. Dia, misalnya, tidak bisa dibandingkan dengan mikrofon silikon di ponsel cerdas Anda.


Mikrofon kami

Tim lain yang mencoba mencetak dengan bahan nanokomposit menghadapi masalah serupa. Dalam pembuatan komponen optik atau akselerometer yang saya sebutkan, mereka biasanya mencoba menanamkan microchip dan sensor pra-fabrikasi ke dalam objek yang dicetak, atau untuk mengoreksi plastik setelah pencetakan. Kami belum mencapai titik di mana dimungkinkan, misalnya, untuk mencetak smartphone berkualitas baik dari awal: Samsung dan Apple masih dapat bersantai.



Namun, kemampuan kami saat ini masih menawarkan kemungkinan luar biasa bagi kami, khususnya karena drive yang baik lebih mudah dicetak daripada sensor yang baik. Selamat datang di bidang robotika lunak yang sedang berkembang, di mana ada potensi untuk mencetak tangan yang menangkap selembut dan seakurat tangan manusia; atau nanorobot, dibongkar seperti origami, setelah mencapai organ yang diinginkan dalam tubuh manusia; atau bahkan robot utuh, seperti ikan dengan referensi , mampu meniru pergerakan hewan yang rumit.

Prototipe perangkat tersebut sudah ada, meskipun mereka menggabungkan komponen cetak dan konvensional. Setelah 10 tahun, kemungkinan besar, akan mungkin untuk mencetak keseluruhan. Jadi, sama seperti karakter Star Trek dari abad ke-24, kita akan segera dapat memilih file dengan beberapa perangkat yang menarik dan mencetaknya sesuai pesanan. Bagaimana menurut Anda - tentakel robot lunak? Nah, sementara untuk hal-hal seperti itu belum ada aplikasi seluler, tetapi ini hanya masalah waktu .