Группа исследователей из Колумбийского университета провела специальное исследование относительно возможности воспроизведения органических материалов посредством аддитивной технологии. В частности, исследователи попытались напечатать аналог древесины. Результаты своей работы они опубликовали в статье «Цифровое дерево: 3D-отображение внутренних цветных текстур».

3D-напечатанная древесина со сложными внутренними текстурами

Воксельная печать и ее преимущества

Технология струйной трехмерной печати используется для изготовления сложных текстур. Правда, принтерам трудно воспроизвести анизотропную внутреннюю структуру, которая присуща органическим материалам. Этот недостаток связан со сложностями «доставки» материалов в разные точки объекта. Он особо явно проявляется при работе с селективным лазерным спеканием.

В 2018 году начали применять воксельную печать. Для этого применяются принтеры HP и Stratasys. Но подготовка файлов для подобной печатной технологии является довольно проблематичной.

3D-напечатанная древесина со сложными внутренними текстурами

Главной задачей исследовательской группы был поиск подходящих методов подготовки к воксельной печати. В итоге ученые пришли к выводу, что для этого подходят МРТ, рентген и инфракрасная визуализация. Дополнительную информацию можно также получить, задействуя тепловую, механическую, акустическую и электрическую визуализацию.

Результаты исследования

3D-напечатанная древесина со сложными внутренними текстурами

Воксельная печать позволяет изготавливать многокомпонентные детали со сложными внутренними структурами, которые воспроизводят, например, кость или дерево. Исследователи использовали технику воксельной печати в своем исследовании, чтобы воспроизвести внешние и внутренние текстуры образца оливкового дерева.

Процесс включал последовательное сканирование тонких срезов из деревянного образца. Получилось целых 230 изображений, которые впоследствии были обработаны с использованием ПО для редактирования фотографий. В итоге ученые работали с 3D-принтером Stratasys J750, который последовательно печатал слои, соответствующие каждому из 230 изображений.

3D-напечатанная древесина со сложными внутренними текстурами

3D-напечатанные блоки погружались в жидкий азот и разбивались (или ломались долотом). Внутри разбитых блоков была обнаружена сложная древесная текстура, показывая, что воксельная печать может воспроизводить всю текстуру и цвет исходного куска дерева.

Несмотря на то, что это исследование было сосредоточено на цифровой воспроизводимости древесины, тот же подход может быть применен ко многим другим анизотропным материалам.

Источник

Другие интересные новости