Стэнфордский университет нашел способ использовать 3D-сканирование и 3D-печать для изучения камней, которые мы, вероятно, не сможем держать в руках. Их исследование напечатали в журнале Science.

Идея относительно простая, но все равно Стэнфордский университет заслуживает уважения за её реализацию. Команда обнаружила, что мы можем печатать образцы камней в лаборатории при помощи 3D-визуализации, полученной с дронов или даже дальнодействующих сканеров.

Это значит, что если камни находятся в жерле действующего вулкана или на морском дне на поверхности Марса, мы можем приблизить изображение сидя в удобной лаборатории.

Но есть и определенные ограничения

Конечно, у такой техники есть ограничения. Полилактидная копия не даст нам полных сведений. Но в рамках исследования космоса этот проект может сэкономить целое состояние, так как воссоздавая камни на Земле мы сможем выделить самые значимые образцы, которые потом пригодятся для дальнейшего анализа. 

"Вы можете использовать сделанные на 3D-принтере цифровые модели для просмотра и выбора тех образцов, что научно представляют наибольший интерес для исследования на Земле. Наше исследование делает первый шаг в этом направлении" - говорит Тициана Ванорио (Tiziana Vanorio) старший преподаватель геофизики в Stanford’s School of Earth, Energy & Environmental Sciences.

Получение новый сведений

С улучшением принтеров и сканеров мы можем лучше изучить камни и их базовую структуру. Модель покажет основные свойства, а именно проходимость и пористость. Таким образом ученые получат сведения о физических свойствах камней и о природе их формирования.

Они также могут сделать незначительные изменения в структуре и посмотреть, что изменится в дополнительных тестах. Это даст им понимание как и почему формировались определенные камни, а также поможет изменить сферу геологических задач.

"Развитие 3D-печати дает беспрецедентную возможность объединить малый и средний масштабы при помощи цифровых и лабораторных экспериментов" - говорит Ванорио. "3D-печать позволяет нам в цифровом формате вносить изменения на уровне пор, затем печатать камни в масштабе, подходящем для лабораторных тестов".

Геологи уже пользовались 3D-печатью

Геология и 3D-печать сталкиваются не впервые. Ученые уже довольно много использовали принтеры для увеличения маленьких деталей структуры, чтобы иметь возможность наглядно и более эффективно представлять эти структуры.

"Никто еще не делал того, что сделали мы. В цифровом формате мы изменили части микроструктуры натурального камня и потом сделали физические измерения в лаборатории чтобы проверить, как это влияет на течение жидкостей в камне" - говорит Дульче Хед, аспирант Стэнфордского университета.

Ванорио пришла в восторг от 3D-печати после того, как ей сделали на 3D-принтере пару балетных туфлей. "Компания использовала цифровой сканер и распечатала туфли, которые сели на меня как родные" - сказала Ванорио. "Геофизики уже сканировали камни и я вдруг подумала: Почему бы не распечатать их?".

Это послужило началом исследованию, с помощью которого надо было проверить, может ли 3D-принтер печатать микроскопические туннели в карбонатной породе после получения идеального скана с трехмерного компьютерного томографа. Как следствие, промышленный принтер показал лучшие результаты, когда дело дошло до печати пор в камнях.

Мы можем вынести с этого урок

Ученые могут доказать, как изменения в микроструктуре камня могут повлиять на его основные свойства, например на пористость и пропускаемость.

Заполняя пробелы в наших знаниях исследователи могут даже сделать модели, которые помогут нам в создании других моделей. Это значит, что зная одну часть уравнения мы можем многое узнать о структуре и формировании отдельного камня.

Так как 3D-печать развивается, у команды появится возможность работать с синтетическим камнем, ну а пока приходится довольствоваться металлом, керамикой и пластиком.