Радиофизики разрабатывают новый метод ультразвуковой 3D-печати
8 Января 2018

Радиофизики ТГУ создали установку для левитации мелких частиц, в частности пенопласта, в акустическом поле. На основе этой технологии к 2020 году они должны разработать новый метод ультразвуковой 3D-печати, который может быть применим для химически агрессивных растворов или веществ, разогретых до высоких температур. Работа идет в рамках гранта РНФ, на который выделено 15 миллионов рублей.

Установка ученых ТГУ состоит из безэховой камеры, покрытой поглотителями волн, и излучателей. В потоке акустических волн (40 кГц) частицы находятся в подвешенном состоянии, в зависимости от мощности можно увеличивать их количество и размер. При помощи специально созданной программы левитируемыми частицами можно управлять, двигать из стороны в сторону.

– К 2020 году мы должны разработать технологию 3D-печати. Первый этап – это контролируемая левитация частиц, затем на этой основе мы создадим метод манипуляции группой частиц, чтобы собирать из них трехмерные объекты. При попадании в звуковое поле и в процессе осаждения частицы порошкообразного вещества перегруппировываются, падают по требуемым траекториям и осаждаются в определенно заданный рисунок. Слой за слоем частицы будут осаждаться в какую-либо фигуру, – рассказал руководитель проекта профессор ТГУ Дмитрий Суханов.

По словам ученого, сейчас с технологией бесконтактного управления группой частиц работают во множестве стран, наилучшие результаты получены в Японии и Великобритании. Исследователи пытаются левитировать вещества в различных средах – воздухе, воде. Эту технологию планируется применять, в частности, для установки компонентов на печатные платы, еще вариант – работа с химически агрессивными веществами, например, кислотами или веществами, разогретыми до высоких температур.

– Мы применяем собственные решетки ультразвуковых излучателей, разрабатываем систему параллельного управления излучателями и программное обеспечение, – отметил Дмитрий Суханов. – Для достижения поставленной цели необходима комбинация цифровых технологий передачи и обработки большого объема данных, технологий синхронного генерирования и усиления множества сигналов, а также решений акустических и аэродинамических задач.

Радиофизик подчеркнул, что, скорее всего, к проекту будут привлекаться химики – для выбора оптимальных веществ и температурных режимов для соединения частиц в трехмерный объект.

Дмитрий Суханов также руководит проектом по разработке алгоритмов управления ультразвуковым сигналом для хирургических инструментов – скальпелей, ножей и пил. Колебания уменьшат трение между тканями и лезвием, благодаря этому хирург будет тратить меньше усилий, а операция пройдет быстрее и станет безопаснее. Проект реализуется совместно с промышленным партнером АО «НПО «НИКОР».