Сможет ли 3D-принтер распечатать смартфон?

С помощью 3D-принтеров сегодня чего только не печатают: от игрушек и деталей до продуктов питания и огнестрельного оружия, даже дома, вполне пригодные для жизни людей. К сожалению, пока не преодолены некоторые ограничения объемной печати. Например, до недавнего времени никто не мог распечатать никаких электронных устройств.

Инженеры из Калифорнийского университета в Беркли вместе с коллегами из тайваньского Национального университета Чао Тун сделали первый реальный шаг к тому, чтобы научить 3D-принтеры печатать электронику. Они разработали технологию печати резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов и впервые создали вполне пригодный для ежедневного использования продукт.

Напечатанная исследователями «умная» крышка для молочной бутылки во взаимодействии с внешним беспроводным электронным устройством способна определить свежесть молока без вскрытия упаковки.

Чаще всего 3D-принтеры используют для печати полимеры, которые, как правило, плохо проводят электричество. Использовать их для создания электронных компонентов проблематично.

Создатели новой технологии в своих экспериментах добавили в полимер воск. После распечатки воск удалили, и в заготовке образовались полости, которые заполнили жидким серебром. После застывания металлические отливки образовали радиоэлементы, параметры которых зависели от формы проводника: тонкие провода превратились в резисторы, плоские пластины — в конденсаторы.

Умная молочная крышка — наглядная демонстрация возможностей новой технологии. Крышка представляет собой беспроводный датчик на основе колебательного контура, состоящего из емкости и катушки индуктивности. Бактерии создают кислую среду и, если их в молоке достаточно много, заметно влияют на параметры резонанса.

Чтобы бактерии попали в колебательный контур, достаточно встряхнуть упаковку, и часть содержимого попадет в ловушку — небольшую емкость, между пластинами конденсатора «умной» крышки.

Резонансная частота контура изменяется по мере порчи молока. В ходе эксперимента с закрытой бутылкой при комнатной температуре частота снизилась на 4,3% после 36 часов хранения продукта. Молоко, хранившееся в холодильнике, за то же время практически не изменило своих потребительских свойств, частота резонанса уменьшилась всего на 0,12%.

Главный автор исследования профессор Ливэй Лин (Liwei Lin) из Беркли уверен, что технология позволяет создавать достаточно дешевые электронные схемы, которые, внедренные в упаковку продуктов, могли бы оповещать потребителей о состоянии продукта. Например, покупатели, используя программное обеспечение смартфона, могли бы проверить свежесть еды прямо на полках магазинов.

Профессор полагает, что технологию 3D-печати радиоэлектроники ждет большое будущее. «Однажды люди смогут просто скачать файл для 3D-печати из Интернета, заказав форму и цвет, и распечатать полезные устройства в домашних условиях», — мечтает Лин.

Тем не менее Ливэй Лин не думает, что потребители получат возможность распечатывать в домашних условиях смартфоны и компьютеры в ближайшем будущем. По его мнению, это было бы слишком сложно и дорого.