Un nuovo metodo di stampa 3D su microscala prevede la miscelazione della resina in situ, consegna e cambio, e un sistema robotizzato di pulizia dei materiali per consentire il passaggio tra materiali di diverso modulo, o flessibilità, senza contaminazione incrociata tra le proprietà.

Il metodo, chiamata produzione additiva programmabile multimateriale con consegna di resina integrata, è presente sul giornale Rapporti scientifici . La tecnologia potrebbe essere utile in varie applicazioni, comprese le strutture delle ali degli aerei, rivestimenti protettivi, assorbimento di energia, attuazione, armatura flessibile, muscoli artificiali, e microrobotica.

Xiaoyu "Rayne" Zheng, un assistente professore di ingegneria meccanica presso il College of Engineering e membro del Macromolecules Innovation Institute, ha detto che il sistema di produzione su microscala può essere scalato fino a livelli centimetrici e oltre.

"Utilizziamo questa nuova tecnica per creare materiali con rigidità programmata, " ha detto Zheng. "Fondamentalmente, puoi programmare dove il modulo è distribuito in 3-D. Con questa programmazione possiamo ottenere la capacità di morphing:allungare e deformare in direzioni diverse".

Con materiale normale, l'allungamento in una direzione farà restringere il materiale nella direzione opposta. Il nuovo processo e design brevettato consente ai progettisti di creare distribuzioni del modulo molto specifiche all'interno di una costruzione per consentire il morphing programmato, in cui possono verificarsi espansioni o contrazioni programmate in tutto il corpo del materiale.

"La tecnica è una produzione additiva basata su robot, un sistema fluidico integrato che ci permette di fornire diversi inchiostri [resina] come materia prima, " Zheng ha detto. "Il processo è anche autopulente in modo che non vi sia contaminazione incrociata tra gli inchiostri".

Idealmente, Zheng ha detto, La tecnologia di stampa 3D vorrebbe essere in un luogo in cui un dispositivo funzionale potrebbe essere stampato incorporando più materiali senza una costruzione eccessiva, come utensili, incollaggio, adatto, o saldatura.

"Il raggiungimento di questo obiettivo ci richiede di mettere una serie di diverse proprietà dei materiali in un'unica piattaforma e collegarle. Il grado aggiuntivo di libertà di progettazione dei materiali ci consente di ottenere risultati negativi, deformazioni di morphing da positivo a zero senza modificare la microarchitettura 3-D di un materiale, " ha spiegato Zheng.

Le tecniche di stampa 3D esistenti hanno capacità limitate nell'incorporare più materiali, con la sfida di creare veramente tridimensionalità, architetture complesse con risoluzioni su microscala. A differenza dei tradizionali materiali stampati in 3D di un materiale di base simile, i metamateriali multimateriali possono avere una rigidità variabile distribuita ovunque, da un elastomero morbido a un fragile rigido all'interno della struttura reticolare 3D.

"Prevediamo che questi concetti di materiale morphing programmabile troveranno applicazioni nelle amplificazioni di deformazioni direzionali, attuazioni, elettronica flessibile, e la progettazione di metamateriali leggeri con rigidità e robustezza su misura, " Zheng ha detto. "Il nuovo spazio di progettazione dei materiali offerto dalla rapida fabbricazione di costituenti di materiali dissimili distribuiti all'interno di un'architettura micro-reticolo apre nuove dimensioni della stampa 3D di multimateriali con un ampio grado di variazione della rigidità".