Международная группа ученых из Ноттингемского университета Трента, Китайского университета Гонконга и Манчестерского университета создала технологию роботизированной печати силиконовых изделий сложной геометрии. Разработка открывает возможности для производства персонализированных медицинских устройств с точностью до ±0,20 мм.
Технология многоосевой печати силиконом
Команда исследователей под руководством Хайлина Сана, Инцзюня Тяна, Ченью Сю, Махди Бодаги, Фей Гао и Гоксина Фанга представила систему многоосевой печати силиконом в поддерживающем геле. Метод позволяет создавать объемные модели произвольной формы с высокой геометрической точностью.
Основу технологии составляет шестиосевой робот-манипулятор Universal Robots UR5e стоимостью около 38 000 долларов. Система оснащена экструдером для подачи силиконового материала в гелевую матрицу на основе карбопола - полимера компании Lubrizol.
Ключевые технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Точность размеров | ±0,20 до ±0,49 мм |
| Уровень поверхностных дефектов | Менее 1% |
| Количество осей робота | 6 осей |
| Стоимость оборудования | $38 000 |
Главное достижение - алгоритм послойного построения траекторий с переменной шириной экструзии. Он адаптируется к локальной геометрии детали и обеспечивает высокое качество поверхности.
Материалы и управление процессом
Для экспериментов использовались силиконовые составы Smooth On: Ecoflex 0030, Dragon Skin 10 и Mold Star 30. Управление процессом осуществляется через программное обеспечение RoboDK. Система точно позиционирует инструмент и контролирует скорость экструзии.
Особенность технологии - возможность печати в различных пространственных ориентациях. Это критично для создания изделий сложной формы. Система автоматически корректирует объем подачи материала в зависимости от скорости движения сопла и положения в пространстве.
Применение в медицине и промышленности
Исследователи изготовили образцы мягких роботизированных компонентов, медицинских моделей и носимых устройств. Технология открывает перспективы для производства:
- Ортопедических изделий
- Вкладышей имплантатов
- Корректирующих корсетов при сколиозе
- Персонализированных медицинских устройств
Для российских предприятий, работающих с медицинским оборудованием и ортопедическими изделиями, подобные разработки представляют интерес. Компании, специализирующиеся на 3D печати и мелкосерийном производстве, могут адаптировать данный подход.
Перспективы для персонализированной медицины
Возможность создания конформных структур, точно повторяющих анатомические особенности пациента, делает технологию ценной для персонализированной медицины. Высокая точность изготовления и возможность интеграции функционала в процессе печати открывают горизонты для спортивного оборудования и медицинских устройств.
"Развитие роботизированных систем печати силиконом может стать фактором импортозамещения в медицинском оборудовании. Внедрение таких технологий позволит сократить время разработки изделий и повысить их качество при производстве малых серий."
Технология сочетает преимущества роботизированного производства с гибкостью аддитивного производства. Это позволяет создавать изделия, которые сложно или невозможно изготовить традиционными методами.
Влияние на российский рынок
Внедрение подобных технологий в России может ускорить развитие отечественного производства медицинских изделий. Возможность быстрого прототипирования и создания персонализированных решений особенно важна для:
- Реабилитационных центров
- Ортопедических клиник
- Производителей медицинского оборудования
- Исследовательских институтов
Технология может найти применение и в других отраслях - от автомобильной промышленности до производства спортивного инвентаря. Гибкость силиконовых материалов и точность роботизированной печати открывают возможности для создания функциональных прототипов и готовых изделий.
