Mankamentem druku 3D popularną metodą FFF (fused filament fabrication) jest słaba adhezja warstw materiału, a co za tym idzie – stosunkowo niska wytrzymałość otrzymywanych wyrobów na oddziaływania mechaniczne wzdłuż osi Z, tj. prostopadłe do warstwowej struktury wydruku. Inżynierowie Uniwersytetu Johna Hopkinsa w Baltimore przyglądając się problemowi, wpadli na interesujące rozwiązanie tego problemu, które stało się podstawą nowej techniki druku.
Zaprezentowana przez nich technika nosi nazwę VI3DP (od ang. voxel interface 3D printing) i opiera się na zastosowaniu czterech dodatkowych dysz, otaczających dyszę ekstruzyjną drukarki z każdej strony w osiach XY. Dodatkowe dysze powlekają ekstrudowany materiał termoplastyczny ze wszystkich stron cienką warstwą innego materiału o żądanych właściwościach. Zastosowanie materiału o dobrych właściwościach mechanicznych, np. odpowiedniego kleju, pozwala na wypełnienie drobnych szczelin między warstwami tworzywa, co w konsekwencji przekłada się na poprawę adhezji warstw i wytrzymałości wydruku. Z kolei aplikacja materiału elektroprzewodzącego nadaje przewodność całemu wydrukowi, bez potrzeby stosowania dedykowanego filamentu. Możliwe jest także stosowanie substancji barwiącej w celu uzyskania odpowiedniego efektu wizualnego. Selektywna aplikacja dodatkowego materiału może być wykorzystana np. do budowy obwodów elektrycznych, zintegrowanych w strukturze wyrobu.
Dobór odpowiedniej kompozycji głównego filamentu i materiału pomocniczego otwiera możliwości drukowania funkcjonalnych struktur kompozytowych. Opracowana metodologia będzie badana pod kątem szerokiego spektrum właściwości, możliwych do uzyskania techniką VI3DP.
hub.jhu.edu
D. C. Ames et al.: Voxel Interface Control in Multimaterial Extrusion 3D Printing. Adv. Mater. 2024, 36, 2407599
