Волосы для пересадки научились распечатывать на 3D-принтере
Новый компьютерный алгоритм облегчает 3D-печать сложных структур, состоящих из тысяч тонких нитей. Технология позволит создать чувствительные датчики и приборы — и даже распечатывать волосы для пересадки. О разработке американских инженеров сообщает пресс-релиз Массачусетского технологического института (MIT).
С помощью технологий 3D-печати уже создаются детали оборудования, небольшие здания и даже живые ткани человеческого организма. Однако структуры, напоминающие волосы или шерсть, состоящие из густых и невероятно тонких деталей, часто оказываются для них непосильной задачей. Главную проблему составляет не сама печать, а подготовка на компьютере полной 3D-модели, которая требует огромных вычислительных мощностей. Найти решение удалось лишь недавно, благодаря работе Цзифэя Оу (Jifei Ou) и его коллег.
Стандартное программное обеспечение для 3D-моделирования требует отдельной модели для каждого волоска, которые соединяются вместе в готовую структуру и обрабатываются слой за слоем. По словам Цзифэя Оу, небольшой фрагмент размерами всего лишь с почтовую марку может содержать тысячи волосков и потребует нескольких часов вычислений. Поэтому учёные разработали новую программную платформу Cilllia, специально оптимизированную для моделирования таких структур.
Разработчики заявляют, что с Cilllia процесс занимает не часы, а минуты, позволяя с разрешением в 50 мкм задавать толщину и высоту волосков, плотность их расположения и наклон. Теоретически Cilllia может в будущем использоваться для печати волос, необходимых для пересадки людям, страдающим алопецией. Однако платформа важна и для робототехники. Авторы указывают, что такие структуры могут найти применение для создания сенсоров и датчиков, адгезивных поверхностей и многого другого.
Демонстрируя новые возможности, Цзифэй Оу и его коллеги смоделировали и распечатали структуры, "липнущие", как текстильная застежка Velcro, и показали, что, варьируя параметры волосков, можно точно контролировать силу их прикрепления. Такие структуры предлагают и новый подход к перемещению небольших объектов. Поверхность, усеянная напечатанными волосками разной высоты и с разным углом наклона, при лёгкой вибрации способна направлять положенные сверху монетки, сортируя их по размеру и весу.