Nieuwe 3D printtechniek levert verschillende texturen met één materiaal (video)

Onderzoekers van de TU Delft en MIT hebben een nieuwe 3D-printtechniek ontwikkeld, Speed-Modulated Ironing genaamd. Met deze techniek kunnen oppervlaktestructuren en kleurovergangen met hoge resolutie geprint worden met het gebruik van slechts één materiaal. Door één spuitmond te gebruiken om te 3D-printen en de tweede spuitmond om het geprinte materiaal opnieuw op te warmen met verschillende snelheden, regelt de techniek de kleur en textuur van temperatuurgevoelige materialen.

Material extrusion 3D printing wordt voor steeds meer toepassingen gebruikt. Een belangrijk doel voor onderzoekers en makers op dit gebied is het printen van 3D-objecten met meerdere eigenschappen in één enkele print. De huidige methoden om prints met meerdere kleuren of eigenschappen te maken, vereisen vaak het gebruik van verschillende materialen, waardoor de mogelijkheid om vloeiende overgangen en fijne gradiënten in geprinte objecten aan te brengen beperkt is.

Speed-Modulated Ironing neemt deze beperkingen weg door gebruik te maken van de temperatuurgevoeligheid van filamenten zoals Woodfill, Corkfill en schuimfilamenten. De benadering maakt gebruik van een 3D-printer met twee spuitmonden, waarbij één spuitmond het materiaal aanbrengt en een tweede (lege) spuitmond over de geprinte laag beweegt en deze ‘strijkt’ met een constante temperatuur, maar met verschillende snelheden. Strijken met lagere snelheden activeert het materiaal meer, terwijl sneller strijken het minder activeert. Dit principe maakt het mogelijk om de look van de print te beïnvloeden, denk aan kleurschakeringen, doorschijnendheid en gevoelsmatige texturen.

Snelheidsvariaties gebruiken

“Toen we temperatuurwisselingen onderzochten, realiseerden we ons dat het variëren van de snelheid van een spuitmond veel nauwkeuriger en directer is dan het veranderen van de temperatuur van de spuitmond”, zegt hoofdonderzoeker Mehmet Ozdemir. “Dit is de sleutel voor onze fijnmazige controle op de aangebrachte warmte.”

Open source

Elk materiaal reageert anders op het strijken. Daarom stelden de onderzoekers een theoretisch model op om de verwachte activering van het materiaal te voorspellen. De onderzoekers hebben een ontwerptool ontwikkeld die de workflow samenbrengt. Gebruikers kunnen visuele en gevoelseigenschappen toewijzen aan 3D-modellen en de bestanden verzenden maar de 3D printer. Doga Dogan (MIT): “Door de ontwerptool open source te maken, willen we de 3D-print- en makersgemeenschappen de mogelijkheid geven om met deze methode te experimenteren en verder te ontwikkelen.”

Speed-Modulated Ironing maakt het mogelijk om 3D-geprinte onderdelen te voorzien van kenmerken als tekst, afbeeldingen, logo’s en QR-codes. Ook kan de lay-out  van 3D-gescande objecten worden gereproduceerd.