Çok malzemeli 3D yazıcılar halihazırda mevcut olsa da ekstrüdeki tipik filament baskı işleminin herhangi bir noktasında etken tek bir malzeme. Buna karşın yeni bir sistem gerçek çok malzemeli filamentler üretiyor ve potansiyel olarak çok kullanışlı bir sarmal tasarıma sahip.

Deneysel düzenek, Harvard Üniversitesinde Profesör Jennifer Lewis, Profesör David Clarke ve doktora sonrası öğrencisi Natalie Larson liderliğindeki bir ekip tarafından geliştirildi. Yazıcı kafası, her biri farklı bir “mürekkep” (fotoğrafla kürlenebilen viskoz baskı malzemesi) içerebilen dört ayrı kartuş içeriyor. Dört kartuşun tümü, mürekkeplerin hepsinin sürekli ipliklerinden oluşan tek bir filamenti çıkaran yalnızca bir nozüle bağlı.

Nozül, ekstrüzyon işlemi boyunca döndüğü için iplikler birbirlerinin etrafında sarmal bir şekilde dolanıyor. Aynı desen, kas liflerinin kasılmasını ve bitki gövdelerinin şekil değiştirmesini sağlayan doğada da sıklıkla görülüyor. Tıpkı DNA iplikçiklerinin aldığı biçim gibi.

Bir deneyde bilim insanları, iki elektrot görevi gören bir çift iletken elastomer telin yumuşak bir elastomer matris içinde birbiri etrafında sarmal olarak döndüğü yapay kas filamentleri oluşturdu. Filamente bir voltaj uygulandığında, kasılarak tepki verdi. Büzülme derecesi, basıldığında sarmal elektrotların ne kadar sıkı sarıldığına bağlıydı.

Araştırmacılar ayrıca yay görevi gören çapraz dokunmuş filamentlerden oluşan kafes benzeri yapılar da oluşturdu. Yine bu filamentlerin içindeki ipliklerin ne kadar sıkı sarıldığını değiştirerek filamentlerin ve dolayısıyla tüm kafesin yaylanma özelliğini ayarlamak mümkün oldu. Bu tür yapıların yumuşak robotik cihazlarda menteşe veya eklem olarak kullanılabileceği düşünülebilir.

Ekip şimdi diğer olası uygulamaları da göz önünde bulundurarak teknolojiyi geliştiriyor. Larson, “Daha uç iç özelliklere sahip nozullar tasarlayarak, bu hiyerarşik biyo-esinlenmiş yapıların çözünürlüğü, karmaşıklığı ve performansı daha da geliştirilebilir.” dedi. Çalışmayla ilgili bir makale kısa süre önce Nature dergisinde yayınlandı.

Derleyen: Hatice Bulut