3D-принтер научили печатать вещи сухим молоком

Сингапурские ученые разработали метод 3D-печати объемных фигур молоком при комнатной температуре, что позволяет сохранять его свойства. Также они продемонстрировали многокомпонентную печать съедобными материалами, к примеру, куб из молока, содержащий внутри несколько сиропов. Статья о методу опубликована в журнале RSC Advances.

Существуют не только методы печати полимерами и металлами, но и методы, позволяющие создавать съедобные предметы произвольной формы. Обычно для этого используется какой-либо из экструзионных методов, при котором материал нагревают и выдавливают из сопла, которое перемещается по области печати, и повторяют операцию слой за слоем. Это простой способ, но чаще всего при нем материал печати нагревают до расплавления или размягчения, а в случае с некоторыми продуктами это может привести к потере их питательных свойств, к примеру, денатурации белка. В прошлом году Рахул Кариаппа (Rahul Karyappa) и Матинао Хасимото (Michinao Hashimoto) из Сингапурского университета технологий и дизайна научились печатать шоколадными пастами без их нагревания, подбирая оптимальную вязкость материала.

В своей новой работе Кариаппа и Хасимото вместе с Чэном Бао Ли (Cheng Pau Lee) применили похожий метод холодной экструзии для печати молоком, которое, в отличие от шоколада, чувствительно к температуре, а также обычно существует в жидком или порошковом виде. Авторы решили использовать сухое молоко без каких-либо добавок, смешанное с водой. Для подбора оптимального состава они печатали сетку из материала и смотрели на ее поведение, а также измеряли некоторые характеристики.

Во время экспериментов ученые убедились, что водный раствор сухого молока с концентрацией от 60 до 75 процентов ведет себя как псевдопластичная жидкость (при увеличении напряжения сдвига ее вязкость уменьшается), что удобно для печати методом холодной экструзии. При концентрациях 70 и 75 процентов напечатанная сетка почти не «расплывалась» и сохраняла структуру похожей на заданную. Такое же поведение ученые увидели при печати модели дивана — начиная с 70-процентной концентрации вязкость после экструзии была достаточной, чтобы слои материала не смещались после выхода из сопла.

После того, как авторы продемонстрировали, что подобранный ими состав можно использовать для печати предметов произвольной формы, они показали, что его можно применять и для многокомпонентной печати. В качестве примера они напечатали другую модель дивана с бортами из шоколадного сиропа, а также запечатанный куб с четырьмя полостями внутри, которые во время печати были заполнены шоколадным, кленовым и черничным сиропом и кокосовой пастой.