Ученые Томского государственного университета разрабатывают ультразвуковой 3D-принтер, к 2020 году они планируют создать работающий прототип прибора. На данный момент радиофизики собрали прибор для левитации упорядоченной группы частиц пенопласта, сейчас материал может двигаться вверх-вниз и вправо-влево. Помимо ультразвуковой 3D-печати этот метод можно использовать при работе с химически агрессивными растворами, например, кислотами или веществами, разогретыми до высоких температур. «Первым этапом работы стала контролируемая левитация частиц. На данный момент мы можем выстраивать плоскость из частиц и двигать ее вверх-вниз или вправо-влево. При попадании в звуковое поле и в процессе осаждения частицы оседают по заданным траекториям в определенный рисунок. С помощью верхней решетки частицы слой за слоем смогут формировать требуемую 3D-фигуру», – рассказал руководитель проекта, профессор ТГУ Дмитрий Суханов.

Сейчас ученые работают с крошкой пенопласта, в дальнейшем хотят провести эксперименты с частицами АБС-пластика, который тяжелее, а потому, потребуется увеличить мощность излучения.

Работа проводится в рамках гранта Российского научного фонда, к 2020 году ученые должны разработать технологию ультразвуковой 3D-печати и собрать работающий прототип принтера.

Справка:

Звук представляет собой акустическую волну, перемещающуюся по пространству. Акустическая левитация основана на том, что направленные друг на друга излучатели создают так называемую стоячую волну. В таком случае волна «застывает» на месте и меняется только ее амплитуда. Поскольку звуковая волна представляет собой колебания давления, то в таком случае в пространстве образуются области с повышенным и пониженным давлением. При условии, что размер объекта значительно меньше длины волны звука, такой объект может зависать в этих областях.

Сама по себе левитация с помощью ультразвука не нова, но литовские инженеры решили создать на ее основе полноценное устройство для практического применения. Продемонстрированный аппарат состоял из нескольких частей. Основу конструкции составляли четыре массива из ультразвуковых излучателей, которые вместе образовывали квадратную рамку. Над ней были закреплены камера и лазер.

Разработчики утверждают, что потенциально такая конструкция может служить в качестве 3D-принтера, но пока продемонстрировали ее в качестве аппарата для пайки деталей микросхем. Внутрь рамки помещалась основная плата, а также детали, такие как чипы. Чип захватывался ультразвуковым излучением. Компьютер с помощью камеры определял положение детали на плате и перемещал ее в нужное место. После того, как деталь размещалась в необходимом месте, лазер припаивал ее к плате.

Разработчики также показали перемещение небольших капель воды и металла. Компания собирается доработать эту технологию до уровня, при котором ее можно будет применять не в лабораторных условиях, а на настоящем производстве микроэлектроники.

В 2015 году британские физики смогли совершить прорыв в  акустической левитации, заставив предметы парить с помощью одностороннего излучателя, а не двухстороннего, как в других разработках.

Ранее сообщалось, что инженеры латвийской компании Neurotechnology разработали 3D-принтер, который передвигает детали с помощью ультразвука, а приваривает их лазером. Полностью бесконтактный метод печати позволит создавать сложные объекты на одном принтере.

Таким объектом может быть смартфон, робот или автомобиль. Сейчас детали сложносоставных объектов, в которых много электроники, нужно печатать по отдельности. Новый принтер сможет напечатать сложное устройство в рамках одного процесса.

Особенность нового процесса печати заключается в использовании ультразвуковых волн, чтобы манипулировать объектами. Предмет, например деталь материнской платы, помещается в «коробку», окруженную со всех сторон ультразвуковыми трубками. Волны можно сфокусировать даже на самом мельчайшем объекте разного материала — микроэлектронике, капле воды и даже частице пыли. Объект как бы застревает в пространствах между ультразвуковыми волнами, после чего его можно передвигаться по «коробке» в любом направлении и вращать вокруг своей оси, меняя направление самих волн.

Источники: https://info.sibnet.ru/, https://nplus1.ru/news/, https://hightech.fm/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!