У автомобилей и офисных принтеров родство гораздо ближе, чем принято думать. Форсунка дизельного common-rail и сопло картриджа подчиняются одинаковой логике: высокое давление, строгая дозировка, минимальный распыл. Разница лишь в масштабе — миллилитры против пиколитров.
Сопла, как инжекторы
В двигателе клапан магнитно-гидравлический, в печати — пьезокристалл. При подаче импульса кристалл изгибается, камера уменьшается, порция чернил выходит со скоростью около 30 м/с. Автономная капля держит траекторию, как топливная струя, пока аэродинамика не поглотит энергию. Пикасекундный процесс напоминает впрыск в цилиндр, только рабочая среда — целлюлозное полотно, а не горячий азотный коктейль.
Существует два базовых принципа. Континуальный поток генерирует длинные гирлянды капель, которые отбраковываются отклонением в электростатическом поле. Drop-on-Demand выпускает порции ровно тогда, когда контроллер задействует канал. Автопроизводитель назвал бы первую схему «common flow», вторую — «direct injection».
Чернила против топлива
Чернильная смесь напоминает рецепт для зимнего дизеля. Вязкость, поверхностное натяжение, температура вспышки — каждая характеристика подгоняется под диаметр восьмимикронного канала. Пигмент получает оболочку из диспергаторов, чтобы агрегаты не прилипали к стенкам, словно парафины в холодном баке. Терминологи описывают процесс словом «агглютинация», хотя мне ближе образ замерзающего фильтра грубой очистки.
Термоструйный вариант использует микропузырь. Резистор разогрет до 300 °C, на границе чернил случается кавитация, микрокотёл выбрасывает порцию за две микросекунды. Впрыск в двигателе сталкивался с подобным явлением, когда дроссельной шайбой проходит переохлаждённое топливо. Отличие — рабочий канал принтера обязан сохранять геометрию даже после миллиардов циклов. Аустенитные стали заменены ниобиевым сплавом и полиамидными мембранами, способными выдерживать термоусталость.
Автолюбитель оценит идею печати прокладок из силиконов прямо на крышке клапанов. Пьезоструйный модуль наносит вязкий эластомер послойно, подобно роботу-гофру, подстраиваясь под микронные неровности. В лаборатории я видел, как литиевый электролит выкладывался дорожками двадцати микрометров, формируя аккумуляторную ячейку сразу на алюминиевой фольге. Привычная бумага выглядит скучным родстоком рядом с такими сюжетами.
Последнее десятилетие подарило гибкую электронику, биочипы, датчики давления, выращенные путём струйного осаждения. На горизонте уже виднеется мотор, чья топливная рампа напечатана из титановой пудры через связующее чернило с коллоидным индрием. Синергия двух отраслей вдохновляет сильнее, чем рев V8 под открытым капотом.
