Fizycy z Amsterdamu Opracowali Metodę Druku 3D Lodu Wykorzystując Chłodzenie Próżniowe

Fizycy z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Amsterdamskiego ogłosili w grudniu 2025 roku opracowanie nowej metody wytwarzania addytywnego pozwalającej na trójwymiarowe drukowanie skomplikowanych obiektów składających się wyłącznie z czystego lodu. Innowacja ta eliminuje potrzebę stosowania zewnętrznego chłodzenia, kriogeniki lub specjalnie schładzanych podłoży, opierając się na fizyce naturalnego chłodzenia ewaporacyjnego zachodzącego wewnątrz komory próżniowej.

Osiągnięcie to, udokumentowane w pracy preprintowej na arXiv przez Menno Demmenie, Stefana Kooija i Daniela Bonna, wywodzi się z wcześniejszych badań nad aerozolami i fragmentacją płynów. Dowodem koncepcji było szybkie wytworzenie modelu choinki z lodu o wysokości ośmiu centymetrów, co zajęło około dwudziestu sześciu minut. Proces wykorzystuje chłodzenie ewaporacyjne, gdzie intensywna ucieczka cząsteczek wody w postaci pary w warunkach bardzo niskiego ciśnienia usuwa energię cieplną, drastycznie obniżając temperaturę pozostałej cieczy.

Technika polega na precyzyjnym wytłaczaniu cienkiego strumienia wody przez dyszę w środowisku ultra-niskiego ciśnienia w komorze próżniowej. Gwałtowne odparowanie powierzchniowe schładza cząsteczki wody, doprowadzając masę cieczy do stanu przechłodzonej cieczy poniżej zera stopni Celsjusza. Gdy ten przechłodzony strumień zetknie się z podłożem lub wcześniej utworzoną warstwą lodu, następuje niemal natychmiastowe zamarznięcie, umożliwiające stabilną, warstwową budowę skomplikowanych geometrii bez deformacji typowych dla tradycyjnego druku 3D tworzyw sztucznych.

Potencjalne zastosowania tej prostej i ekonomicznej metody są szerokie, obejmując inżynierię tkankową, gdzie technika ta może służyć do tworzenia rusztowań dla odtwarzania funkcji utraconych tkanek. Metoda może również znaleźć zastosowanie w tworzeniu mikroprzepływowych kanałów, kluczowych dla mikrofluidyki i miękkiej robotyki. Co istotne dla eksploracji kosmosu, warunki niskiego ciśnienia wymagane do procesu są spełnione na Marsie, gdzie odkrycia NASA wskazują na obecność złóż lodu wodnego pod powierzchnią. Możliwość drukowania struktur z lodu bezpośrednio na Marsie, wykorzystując zasoby in situ, otwiera nowe perspektywy dla budowy infrastruktury w kontekście przyszłych misji załogowych.