Инженеры Северо-Западного университета разработали метод 3D-печати DIAL, который сочетает густые функциональные чернила с отверждением светом. В демонстрации пористую решётку напечатали за 30 минут, тогда как обычная экструзия заняла 124 минуты. О работе Northwestern University сообщил 5 ноября 2026 года. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Как работает DIAL

Принтер наносит чернила через длинное узкое отверстие, а затем лезвие разравнивает их в слой толщиной 50 микрометров. Проектор освещает заданный рисунок и отверждает смолу на нужных участках. После этого принтер наносит следующий слой, и цикл повторяется.

При обычной экструзии сопло последовательно проводит линии, из которых складывается деталь. DIAL за один проход светом отверждает целые области слоя. Поэтому разрешение здесь зависит прежде всего от размера пикселя проектора и толщины слоя, а не от диаметра сопла.

В модельных чернилах исследователи смешали фотополимеризуемую смолу с наночастицами диоксида кремния. Материал временно становится текучим под действием лезвия, а после его прохода снова удерживает форму. Неотверждённые чернила вокруг детали поддерживают её во время печати, поэтому для некоторых конструкций отдельные временные подпорки не нужны. После завершения печати остатки чернил можно смыть и собрать для повторного использования, говорится в описании Northwestern University.

Представим тонкую решётку с множеством ячеек. При экструзии соплу пришлось бы последовательно провести линии каждой ячейки. В DIAL проектор может за один проход отвердить рисунок всего слоя. Это условное пояснение принципа, а не описание отдельного опыта.

Что напечатали исследователи

В сравнительной демонстрации DIAL изготовил пористую решётку за 30 минут, а обычная экструзия потребовала 124 минуты. Команда также напечатала решётки со стенками толщиной до 150 микрометров. По сообщению университета, обычная экструзия не смогла воспроизвести такие структуры.

Отдельные демонстрации показали работу с функциональными материалами. Из структурного электролита, который разрабатывают для аккумуляторов, исследователи напечатали 15 пористых решёток за один 15-минутный цикл. Из гидрогеля изготовили небольшие контейнеры с массивами микроскопических перевёрнутых пирамид. Их сделали по образцу лабораторных вставок для культивирования клеток и органоидов. Источник сообщает о печати этих конструкций, но не о выращивании клеток в них.

DIAL, или литография с прямым нанесением чернил, рассчитан на густые и содержащие частицы материалы, в том числе те, которые рассеивают свет. Это отличает его от обычной световой 3D-печати, где смола должна пропускать свет, и от экструзии, при которой скорость ограничивает последовательное нанесение линий.

Доступный материал представляет пресс-релиз Northwestern University и описание результатов, а не полный протокол первичной публикации. В нём нет размеров выборок, числа повторов и погрешностей сравнительных испытаний. Поэтому приведённые результаты показывают лабораторные возможности метода, но не позволяют оценить его производительность в промышленном масштабе. Научная статья Pranav Kaarthik и соавторов опубликована в Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aei1146.

Для работы с материалами по теме может пригодиться подготовка научных статей.

Схема работы DIAL: густые чернила наносят через щелевое отверстие, лезвием разравнивают в тонкий слой, проектором отверждают выбранные участки и повторяют цикл для следующих слоёв.

Фото: Jakub Zerdzicki / Pexels