ENGINEERINGNET.BE -Het geheim van ijsprinten schuilt in verdampingskoeling: een principe dat zoogdieren gebruiken om hun lichaamstemperatuur te reguleren. Als je zweet, verdampt het water op je huid en koelt de huid af.
Hetzelfde gebeurt bij het printen met water in een vacuümkamer onder heel lage druk: zelfs bij kamertemperatuur verdampt het water dan zeer snel.
Elk watermolecuul dat verdampt, neemt een kleine hoeveelheid warmte mee, waardoor het resterende water steeds kouder wordt en uiteindelijk afkoelt tot onder nul graden Celsius.
Op dat moment is het water nog vloeibaar, maar onderkoeld. Zodra de ultradunne straal van de 3D-printer, die dunner is dan 16 micrometer, de al gevormde ijslaag raakt, bevriest deze onmiddellijk.
Afgelopen december trok het werk van natuurkundigen Menno Demmenie, Stefan Kooij en Daniel Bonn van de Universiteit van Amsterdam veel aandacht toen de onderzoekers een kerstboom 3D-printten in ijs.
In een nieuwe studie laten ze zien dat de methode ook is te gebruiken om ijspilaartjes onder een hoek te printen door de snelheid van de 3D-printer te variëren.
Hierdoor is het mogelijk om profielen van ijs te printen die bijna elke vorm kunnen hebben en sterk genoeg zijn om niet van onderaf ondersteund te hoeven worden.
De methode is veelzijdig en schoon: als je de vacuümpomp uitzet, smelt alles netjes terug tot schoon water.
De techniek opent deuren voor de biologie, waar structuren van zuiver ijs kunnen worden gebruikt als ondersteuning voor weefsel, en voor microfluidica, waar ingewikkelde kanalen kunnen worden gevormd door het ijs weg te smelten.
In de toekomst zou de techniek zelfs op Mars kunnen worden gebruikt, waar het koud is en de atmosfeer ijl. Dit zijn perfecte omstandigheden om deze techniek te gebruiken om structuren te bouwen met lokaal water.
Bij de figuur boven: met de methode kunnen ijspilaartjes in vrijwel elk gewenst profiel worden geprint, waarbij hoeken van slechts 14 graden met het oppervlak mogelijk zijn.
