Свет вместо смол: революционный метод 3D-печати создал модель человеческой руки
Учёные создали реалистичную модель человеческой руки с помощью новой технологии 3D-печати, которая может произвести революцию в медицинском образовании и материаловедении. Исследователи из Техасского университета в Остине и Национальных лабораторий Сандия разработали метод, получивший название «Регулирование кристалличности при аддитивном производстве термопластов» (CRAFT). Этот метод позволяет создавать трёхмерные объекты с различными механическими и оптическими свойствами, такими как твёрдость и прозрачность, на пиксельном уровне, используя при этом всего один недорогой материал. В основе процесса лежит преобразование простой жидкой смолы — циклооктена — в сложные твёрдые объекты путём проекции на неё меняющихся световых паттернов через коммерческий 3D-принтер.
Ключевое открытие команды заключается в том, что, точно манипулируя интенсивностью света с помощью полутоновых изображений, можно контролировать «молекулярный порядок» материала в процессе его отверждения. Это позволяет, изменяя лишь интенсивность света, сделать одну часть объекта твёрдой и прозрачной, а соседнюю с ней — мягкой и непрозрачной, всё в рамках единой детали. С помощью этой технологии исследователи уже напечатали реалистичную модель человеческой руки из одного материала, точно настроив его для воспроизведения различных текстур: кожи, связок, сухожилий и костей. Этот подход предлагает превосходную альтернативу медицинским кадаврам, которые дороги, сложны в получении и сопряжены с этическими вопросами, а также пластиковым моделям, не передающим ощущения человеческих тканей.
В отличие от существующих высокотехнологичных 3D-принтеров, которые часто сталкиваются с проблемами прочного соединения разнородных материалов, CRAFT создаёт плавные переходы, имитирующие натуральные биологические ткани. Это предоставляет студентам-медикам реалистичные и долговечные модели для отработки хирургических навыков. Помимо медицинского применения, метод открывает возможности для создания «биовдохновлённых» материалов, например, для энергопоглощения в шлемах и броне или для звукоизоляции. Технология также отличается доступностью: для работы с CRAFT подходят одни из самых дешёвых типов 3D-принтеров, использующих проекцию, стоимостью около тысячи долларов. Хотя материал не является полностью перерабатываемым, отпечатанные объекты можно расплавить или растворить для повторного использования, что снижает отходы.
Исследование в журнале Science.