Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) продемонстрировали возможности 3D-печати в создании функциональных микроструктур. Проект под названием «Cilllia» заключается в 3D-печати массивов, состоящих из многочисленных волосков или ресничек заданной формы толщиной всего в 50 микрон. Что интересно, такие структуры могут быть использованы в качестве липучек, сенсоров и даже актуаторов, что и было продемонстрировано учеными.

Проект, конечно же, был навеян природой. Хотя для людей волосы выполняют в основном эстетическую роль, для многих других созданий они важны своей функциональностью, выполняя роль защитного покрова, органа осязания и даже средства передвижения. Переняв опыт животного мира, можно было бы добиться массы интересных решений в робототехнике  – от датчиков касания, как у кошек, до ресничного привода, как у инфузорий.

Но для начала необходимо научиться производить сотни и тысячи ресничек заданной формы. Проблема заключается не столько в изготовлении, сколько в проектировании, так как обычные САПР не предназначены для массовой генерации подобных структур. В итоге исследователям пришлось создать собственную программу:

«Мы подготовили программную платформу, позволяющую задавать угол наклона, толщину, плотность и длину ресничек. Этот метод позволяет нам печатать плотные слои с дистанцией между волосками, измеряемой в микронах».

Толщина волосков в экспериментах составляет всего 50 микрон, а их форма может быть практически любой. Подобные структуры можно печатать как на плоских, так и на изогнутых поверхностях. Первая очевидная возможность этой технологии заключается в отделке обычных 3D-печатных моделей, ведь кролик совсем не кролик, если он белый, но не пушистый. Так как параметры толщины, плотности и длины волосков можно задавать по желанию, становится возможной 3D-печать кастомизированных кистей.

Получаемые структуры могут быть «запрограммированы» для выполнения различных функций. Например, механической адгезии, требующий как раз точного переплетения волосков. Возможно и использование ресничек в качестве своеобразных актуаторов, задающих направление движения, в то время как сам импульс создается за счет вибраций. При правильном расположении и ориентации волосков возможна эмуляция роторных или линейных двигателей.

Простой, но наглядной демонстрацией стала 3D-печатная мельница, вращающаяся под воздействием вибраций, генерируемых смартфоном, тем самым визуально оповещая о входящем звонке. В комбинации с микрофонами такие структуры могут выполнять роль тактильных сенсоров с возможностью различать направление движения и скорость касания.

Пока что это лишь демонстрационная технология, но в случае интеграции в производственные процессы она может оказать огромное влияние на дизайн «умных» гаджетов, а относительная простота метода может сделать технологию доступной и обычным самодельщикам, вооруженным 3D-принтерами. Видеопрезентация доступна по этой ссылке.