Camera's schieten tot 25, Er zijn 000 frames per seconde gebruikt om het moment vast te leggen waarop twee vloeistofdruppels samenkomen en vermengen - en het opent onderzoek naar nieuwe toepassingen voor 3D-printen.

Met een van de kleurencamera's onder de druppels en de andere aan de zijkant, het gesynchroniseerde systeem kon het moment vastleggen waarop de ene druppel over de andere ging, het creëren van een oppervlaktestraal die minder dan 15 milliseconden vormde - dat is 15 duizendsten van een seconde - nadat ze samenvloeiden.

Thomas Sykes, een doctoraat onderzoeker aan de Universiteit van Leeds en hoofdauteur van de studie, zei dat het gebruik van high-speed beeldvorming een nieuw inzicht heeft gegeven in de complexe manier waarop druppeltjes zich gedragen wanneer ze op elkaar inwerken, een tak van wetenschap die bekend staat als vloeistofdynamica.

meneer Sykes, die deel uitmaakt van zowel het Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) Centre for Doctoral Training in Fluid Dynamics in Leeds en het Leeds Institute for Fluid Dynamics, zei:"De chemie achter opkomende 3D-printtechnologieën houdt in dat chemicaliën op een oppervlak worden gedeponeerd. We hebben die chemicaliën vaak nodig om op een zeer specifieke manier te worden gepositioneerd, we willen bijvoorbeeld dat de druppels naast elkaar liggen of dat de ene druppel op de andere rust.

"Bij andere gelegenheden willen we dat ze volledig mengen, om een ​​gewenste reactie te produceren om complexere structuren in 3D te printen."

Om het gewenste druppelgedrag te krijgen, wetenschappers hebben geprobeerd de oppervlaktespanning van de druppeltjes te veranderen, waardoor ze gemakkelijker kunnen worden gemengd of gescheiden kunnen blijven. Maar hoe je dat in het drukproces kunt laten gebeuren, is slecht begrepen.

In de studie, het gebruik van twee gesynchroniseerde camera's stelde wetenschappers in staat om te zien wat er zowel aan de oppervlakte als in de druppeltjes gebeurde en om de menging beter te beoordelen.

Dr. Alfonso Castrejón-Pita, een universitair hoofddocent en co-auteur van de studie aan de Universiteit van Oxford, toegevoegd:"In het verleden, er zijn gevallen geweest waarin twee druppels inslaan en je je afvroeg of ze zich hebben gemengd of dat de ene druppel net over de andere is gegaan. Het hebben van twee camera's die de druppelinteractie vanuit verschillende gezichtspunten vastleggen, beantwoordt die vraag."

De studie is een samenwerking tussen onderzoekers van de Universiteit van Leeds, University of Oxford en Queen Mary University of London en de bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsvloeistoffen.

Toekomstige trends in 3D-printen

3d printen, ook wel additieve fabricage genoemd, is een opkomende technologie die zijn oorsprong vindt in computerprinten. In plaats van inkt op een pagina te zetten, 3D-printers deponeren chemicaliën in lagen om een ​​object te bouwen, vaak vanuit een computerondersteund ontwerpsysteem.

Wetenschappers hopen het assortiment en type producten dat kan worden vervaardigd door 3D-printen uit te breiden, bijvoorbeeld, zeer nauwkeurige "steigers" voor weefselengineering in het laboratorium, waarop menselijk weefsel kan worden gekweekt. Maar aanzienlijke vooruitgang in de technologie vereist een beter begrip van de manier waarop chemicaliën reageren wanneer ze worden afgezet door een 3D-printer.

Dr. Mark Wilson, een universitair hoofddocent in Leeds en hoofdbegeleider van het project, zei:"De ontwikkelde beeldvormingstechnieken hebben een nieuw venster geopend op druppeltechnologie."

"We waren in staat om de interne stromen bloot te leggen, terwijl beeldvorming met een voldoende snelheid om de snelle dynamiek vast te leggen. Deze experimentele opstelling stelt ons in staat om te visualiseren hoe, door de oppervlaktespanning van de druppels te veranderen, we kunnen hun gedrag veranderen."