Синтактические пены представляют собой композитный материал — смесь из эпоксидной смолы или пластика, наполнителем которой служат полые сферические частицы из стекла или синтетических полимеров. Благодаря полому наполнителю, вес детали или конструкции значительно меньше, чем вес той же детали из традиционных материалов. При этом сохраняются все прочностные свойства. Однако процесс изготовления подобной пены накладывал существенные ограничения на форму детали, ведь литьевое формование не позволяет изготавливать сложную геометрию. Поэтому группа исследователей из лаборатории композиционных материалов и механики NYU Tandon под руководством Nikhil Gupta решили изготовить нить для 3D печати на основе синтактической пены, подходящей всем коммерческим 3D принтерам.

«Мы сосредоточились на разработке нити, которая может использоваться в коммерческих принтерах без каких-либо изменений в оборудовании. Существует множество параметров, влияющих на процесс, в том числе материал сборных пластин, температура и скорость печати. Обнаружение набора оптимальных условий стало ключом к тому, чтобы сделать печать высококачественных деталей возможной» — комментирует Gupta.

При разработке новой нити не обошлось без проблем. Например, раздавливание полых сфер при прохождении через сопло принтера или забивание этого самого сопла во время печати. Так же необходимо было найти идеальный тип смолы для смешивания с микрошариками. Выбор пал на полиэтилен высокой плотности, — прочный материал, используемый при изготовлении компонентов промышленного класса. В качестве наполнителя решили выбрать летучую золу. Чтобы шарики не засоряли сопло, они были сделаны определенного размера от 0,04 до 0,07 мм в диаметре. Тестирование проходило на стандартном 1,7 мм 3D принтере. При этом нить показала отличные результаты, сравнимые с традиционным литьевым формованием.


Следующим шагом команды исследователей станет оптимизация свойств нити для широкого круга применений, включая производство деталей для подводных аппаратов, используемых на больших глубинах. Проект уже получил поддержку как в Индии, так и за ее пределами, например, управлением военно-морских исследований США. P.S. Ну и, конечно же, т.к. летучая зола высокотоксичный материал, нить полностью перерабатываемая.