来自康科迪亚大学have developed a novel direct sound printing (DSP) technique that leverages ultrasound waves to fabricate complex and precise objects.
The team has published a paper describing the technology, which works by using sound waves to create sonochemical reactions in minuscule cavities to produce pre-designed complex geometries that cannot be achieved with existing techniques.
康科迪亚机械，工业和航空工程系教授Muthukumaran Packirisamy说：“超声波频率已经被用于破坏性程序等破坏性程序。”“我们想用它们来创造一些东西。”
Ultrasonic 3D printing
在微颗粒操作中使用超声波不是一个新概念，超声波已被证明是过去3D打印的多个区域的有用工具。
最近几年看到了巴斯大学和布里斯托尔大学develop theirSonoljoshichbioprinting technique它使用超声波将颗粒精确地沉积到预定的模式中，生物技术公司Mimix Biothapeutics启动自己的Cymatix声学生物生产者这利用超声波通过共振来模式和凝结活细胞。
超声也用于印刷系统制造商之类的后处理应用后进程技术, which launched its可变的声学位移（VAD）2020年的技术。VAD使用声能从3D印刷聚合物零件中无损地去除散粉。
DSP 3D打印
Concordia团队的DSP技术依赖于悬浮在液体聚合物溶液中的微小气泡内部的压力波动引起的化学反应。为了产生这些反应，研究人员利用了振荡的集中超声波，以将聚二甲基硅氧烷（PDMS）液体树脂转化为固体或半固体形式。
该团队使用换能器生成一个超声波场，该电场通过材料的外壳，并在将其沉积到平台或其他先前固化的物体上，并巩固目标液体树脂。
超声波在液体中的微型气泡内引起极度强烈和短反应，导致腔内温度的射击至约15,000 kelvin，压力超过1,000 bar。考虑到地球在海平面的表面压力在一个条附近，可以指示气泡内的极端压力。结果，反应时间是如此简短，只能持续一秒钟的问题，其中一个仅占一秒钟的一秒钟，并且不影响周围的材料。
To create a desired shape, the transducer moves along a predetermined path solidifying the liquid pixel by pixel. The object’s microstructure can be controlled by adjusting the duration of the ultrasound wave’s frequency and the viscosity of the material being used.
该团队将他们的方法描述为3D打印行业的“改变游戏规则”，因此能够生成具有预先设计的复杂几何形状的对象，而现有技术无法实现。
康科迪亚（Concordia）Optical-Bio Microsystems Lab的研究助理Mohsen Habibi说：“我们发现，如果我们使用具有一定频率和功率的某种类型的超声波，我们可以创建非常局部，非常集中的化学反应性区域。”“基本上，气泡可以用作反应器，以驱动化学反应，以将液体树脂转化为固体或半固体。”
Versatile and specific applications
根据Concordia团队的说法，其DSP技术的多功能性将对依赖高度特定和精致设备的行业有益。例如，PDM已被广泛用于微流体部门，制造商需要受控环境和精致技术来制造医疗设备和生物传感器。
该团队建议，在更广泛的医疗领域，该技术可能会在人类和动物内部的远程体内3D印刷中持有医疗应用。
DSP还适用于航空航天部门内的工程和维修应用，因为该技术所依赖的超声波能够穿透金属壳等不透明的表面。因此，该技术可以使维护人员能够为飞机机身内部的零件提供服务，否则这些零件对于依靠光活化反应的其他3D打印技术将无法访问。
Packirisamy补充说：“我们证明我们可以打印多种材料，包括聚合物和陶瓷。”“接下来，我们将尝试使用聚合物 - 金属复合材料，最终我们希望使用这种方法来打印金属。”
Further information on the study can be found in the paper titled:“直接的声音打印”，发表在《自然传播杂志》上。该研究由M. Habibi，S。Foroughi，V。Karamzadeh和M. Packirisamy共同撰写。
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Featured image shows康科迪亚大学DSP技术的概念。通过自然通信图像。
