Afgezien van botten bestaat ons lichaam bijna volledig uit zacht biologisch weefsel. En items zoals medische implantaten of draagbare elektronica bevatten bijna altijd op zijn minst enkele stijve componenten. Hoewel er steeds meer apparaten worden ontwikkeld voor gebruik op of in ons lichaam, zijn deze apparaten meestal niet erg... 'lichaamsachtig'.

Ook al bevatten deze apparaten wat zachtere synthetische materialen, er is altijd een duidelijke lijn waar zachte en harde materialen op elkaar aansluiten. Deze grenzen kunnen bij stress ongemak, verminderd functioneren en mechanisch falen veroorzaken.

In de natuur vermijden biologische weefsels dergelijke abrupte grenzen vaak door geleidelijk over te gaan van lage naar hoge stijfheid terwijl ze van het ene punt naar het andere worden uitgerekt. Pezen zorgen bijvoorbeeld voor een soepele overgang van relatief zacht spierweefsel naar hard bot.

Een nieuw type 3D-printhars zou daar verandering in kunnen brengen door individuele objecten verschillende hardheden te geven.

Wetenschappers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en MetaCorp hebben deze eigenschap nu gerepliceerd in een "one-pot" thiol-een-epoxy 3D-printhars. Net als andere lichtgevoelige harsen verandert deze hars bij blootstelling aan licht van een stroperige toestand naar een vaste toestand. Door deze patronen in heldere zijholtes van hars te projecteren, ontstaan ​​objecten.

In dit geval bepaalt de intensiteit van het licht echter de hardheid van de vaste stof. Door de intensiteit van het licht strategisch te variëren tijdens het maakproces, is het dus mogelijk om een ​​enkel object geleidelijk over te laten gaan van zachtheid in het ene gebied naar hardheid in een ander gebied. De taaiheid van het materiaal neemt ook tot wel 10 keer toe over het gehele verloop.

In een demonstratie van de technologie gebruikten wetenschappers deze om een ​​alles-in-één-vingerapparaat af te drukken dat tekstberichten in braille kan omzetten. Wanneer het draagbare apparaat aan een luchtpomp is bevestigd, duwt het lucht in en uit een kussentje dat tegen de vingertoppen van de gebruiker drukt, waardoor het gevoel van het aanraken van verhoogde brailletekens wordt nagebootst.

"Dit werk heeft onderzocht of we een continue mechanische gradiënt van zacht naar stijf kunnen realiseren in een enkel harssysteem", zegt hoofdwetenschapper Dr. Sijia Huang van LLNL. "Hier printen we alles wat we zien, waarbij we alleen een lichtdosis gebruiken om de modulus te regelen."

Een artikel over het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Matter.