Metoda jest prosta i wykorzystuje zjawiska chłodzenia wyparnego i odparowania rozprężnego. Przy bardzo niskim ciśnieniu, cząsteczki wody na powierzchni cieczy ulegają odparowaniu. Odparowanie każdej cząsteczki wymaga pewnej ilości energii, która jest pobierana w postaci ciepła przemiany fazowej (tzw. ciepło utajone). Tym samym, w miarę odparowywania cząsteczek z powierzchni cieczy, ulega ona schłodzeniu.
Wystarczyło umieścić w komorze próżniowej drukarkę 3D z dyszą typu water jet, z otworem o średnicy 16 µm. Strumień wody opuszczającej dyszę z prędkością kilku metrów na sekundę charakteryzuje się dużym stosunkiem powierzchni do objętości, co zwiększa efektywność odparowania. Podczas procesu druku, temperatura strumienia gwałtownie spada – w tempie dziesiątek Kelvinów w ułamku sekundy. Platforma robocza drukarki porusza się w płaszczyźnie X-Y z prędkością 20 mm/s. Każda kropla przez około pół sekundy pozostaje jeszcze w stanie ciekłym, dzięki czemu łączy się z poprzednio zdeponowanymi kroplami, tworząc jednolitą warstwę, utrzymującą się dzięki napięciu powierzchniowemu wody. Następnie zachodzi krystalizacja, rozprzestrzeniająca się w obrębie całej warstwy. W rezultacie uzyskiwana jest spójna linia lody z zachowaniem ciągłości wymiarowej. Warstwa po warstwie powstaje w ten sposób cały wyrób o dobrej dokładności wymiarowo-kształtowej.
Zasadnicze znaczenie dla procesu druku lodu metodą chłodzenia wyparnego jest opóźnienie zamarzania kropli. Zmniejszając prędkość ruchów platformy drukarki i tempo depozycji, możliwe było uzyskanie nawisów, odchylonych o 48° od pionu, a także pionowych, niepodpartych kolumn i struktur zygzakowatych. Korzystając z okresu świątecznego, możliwości technologii zaprezentowano na przykładzie choinki.
Struktury drukowane z lodu mogą zostać wykorzystane do wykonywania odlewów metodą lodu traconego w matrycy polimerowej. Jak tylko ustępuje próżnia, lód ulega stopieniu, nie pozostawiając śladu.
communities.springernature.com/posts/3d-printing-of-ice-into-a-christmas-tree
Demmenie, M., Kooij, S., & Bonn, D.: An Ice Christmas Tree: Fast Three-Dimensional Ice Printing via Evaporative Cooling in Vacuum, ArXiv:2512.14580, 2025
