Робокастинг ( англ. Robocasting , в англоязычных источниках используется также термин англ. Direct Ink Writing , DIW) — аддитивная технология , осуществляющая послойную 3D-печать объекта путём экструзии «чернил» через формующее отверстие головки 3D-принтера. Технология была впервые применена в США в 1996 году для изготовления геометрически сложных керамических предметов . 3D-объекты, изготавливаемые при помощи САПР, в робокастинге делятся на слои таким же образом, как и в других технологиях 3D-печати. Жидкость (обычно керамический шлам), по аналогии с технологиями обычной печати именуемая «чернила», поступает через сопло небольшого диаметра, которое перемещается в соответствии с цифровой моделью САПР. «Чернила» выходят из сопла в жидком состоянии, но сразу же принимают нужную форму благодаря псевдопластичности . Этим робокастинг отличается от моделирования методом наплавления , поскольку для него не требуется затвердевания или сушки «чернил», они сразу принимают нужную форму.

Технология

Использование технологии робокастинга начинается с создания файла формата STL с расчётом размеров диаметра формующего отверстия. Первую часть изделия, изготавливаемого путём робокастинга, получают путём экструзии нитей «чернил» в первый слой. Далее рабочая площадь смещается вниз либо формующее отверстие поднимается вверх и следующий слой наносится в требуемом месте. Это повторяется до тех пор, пока изделие не будет завершено. При использовании механизмов с числовым программным управлением, как правило, перемещения формующего отверстия регулируются прикладным программным обеспечением, разработанным CAM . Шаговые двигатели и серводвигатели обычно используются для перемещения формующего отверстия с точностью до нанометров .

После изготовления изделия методом робокастинга обычно применяется сушка и другие способы для придания изделию требуемых механических свойств.

В зависимости от состава «чернил», скорости печати и условий окружающей среды, робокастинг как правило, позволяет изготавливать конструкции значительной длины (во много раз превышающей диаметр формующего отверстия) и при этом не поддерживаемые снизу . Это позволяет достаточно легко изготавливать 3D-конструкции достаточно сложной формы, что невозможно при использовании других аддитивных технологий, что является чрезвычайно перспективным для производства фотонных кристаллов , костных трансплантатов , фильтров и т. д. Робокастинг позволяет осуществлять печать изделий любой формы и в любом положении.

Применение

Робокастинг позволяет изготавливать неплотные керамические изделия, которые нуждаются в обжиге перед дальнейшим использованием (по аналогии с керамическим горшком из мокрой глины), изделия самых разнообразных геометрических форм и размеров, вплоть до микромасштабных «строительных лесов» . На сегодняшний день робокастинг наиболее востребован в производстве биологически совместимых материалов для искусственных органов : путём 3D-сканирования можно определить точную форму требуемой ткани или органа, разработать её цифровую 3D-модель и распечатать, например, из фосфата кальция или гидроксиапатита . Другие потенциальные области применения робокастинга включают производство объектов со сложной структурой поверхности как например, многослойные катализаторы или электролитические топливные элементы .

Робокастинг также может использоваться для нанесения полимерных и гелевых чернил при диаметрах формующих отверстий <2 мкм, что невозможно в случае керамических чернил .

Примечания

Ссылки

• (англ.)