Інженери представили нову техніку друку кольорових об'єктів з пластику на простому 3D-принтері з одним соплом без використання додаткових пристосувань. Для цього необхідно в кілька прийомів надрукувати нитку, що складається з кольорових сегментів в потрібних місцях, а потім можна використовувати цей філамент для звичайного друку методом післяйного наплавлення. Крім кольору метод також дозволяє створювати нитку з різних матеріалів. Стаття опублікована в.
Найбільш поширений і доступний метод 3D-друку - моделювання методом наплаву (FDM). FDM-принтери мають один (іноді більше) екструдер, що подає філамент на підкладку, і для друку різнокольорових об'єктів потрібно або змінювати котушку філаменту вручну, зупиняючи процес друку, або друкувати на принтері з кількома екструдерами, або використовувати додаткові пристосування для заправки відразу декількох ниток. Друк за допомогою двох екструдерів підвищує ймовірність виникнення зрушень, наплавлень та інших дефектів, також цих дефектів важко уникнути і при ручній заміні нитки. Крім того, ручна заміна може знадобитися в процесі друку кілька разів, що може сильно збільшувати витрачений час і підвищує ймовірність шлюбу при друку. Додаткові пристосування ж потрібно купувати окремо, при цьому вони часто вимагають певних навичок і підготовки, ускладнюють і підвищують вартість друку. Існують також багатоколірні нитки і матеріали, здатні змінювати свій колір і властивості, однак це не універсальні рішення, які зазвичай недоступні пересічному користувачеві. Харукі Такахаші (Haruki Takahashi) з Університету Мейдзі з колегами запропонували маловитратний метод друку з ниток різного кольору і навіть матеріалу на принтері з усього одним екструдером. Метод передбачає створення за допомогою 3D-принтера програмованої нитки для кожного індивідуального проекту, яка в подальшому заправляється в 3D-принтер як звичайний філамент. Довжина та кількість необхідних сегментів створюються у форматі G-коду на основі 3D-моделі або 2D-зображення за допомогою програмного забезпечення для принтерів.
Розроблена вченими програма використовує цей G-код для створення проекту майбутньої нитки і пропонує оптимальні параметри друку. Принтер послідовно друкує нитку у формі спіралі, починаючи від краю до центру. Спочатку йде друк всіх сегментів одного кольору, і тільки потім іншого, що значно скорочує кількість ручних замін ниток. Кінці сегментів у процесі друку зрізаються по діагоналі, щоб збільшити площу контакту між сегментами, і додатково сплавляються стежками - додатковими шарами філаменту. Наплавлення стіжка і одночасно проходження гарячого сопла в місці контакту збільшує міцність з'єднання.
Вчені випробували свою техніку на чотирьох різних принтерах з використанням філаментів різних кольорів і різних матеріалів: полілактида, термопластичного поліуретану, акрилонітріл бутадієн стиролу, полівінілацетату, нейлона. Один із зразків, надрукованих за допомогою програмованої нитки, складався з п'яти кольорів, чого важко домогтися, використовуючи навіть мультиекструдерні машини. Крім цього інженери надрукували макет годинників, що поєднують тверду основу і гнучкий ремінець, довівши можливість використання різнорідних за складом матеріалів у своїй методиці.
Дослідники планують доопрацювати свій метод у подальших дослідженнях і більш детально вивчити механічну поведінку композитних структур, а також збільшити міцність з'єднань між гетерогенними матеріалами. Вже на даному етапі методика зшивання нитки забезпечує хорошу міцність з'єднань, здешевлює і спрощує процес друку.
Нещодавно ми писали про ще один спосіб, що дозволяє спростити постобробку надрукованих на 3D-принтері матеріалів - це додавання каталізатора в пластик, для полегшення подальшої металізації.