Ученые исследуют, как печатать горные породы на 3D-принтере

Новая методика 3D-печати, разрабатываемая в Стэнфордском университете, в будущем может позволить ученым изучать породы дистанционно, без необходимости иметь на руках реальные образцы. Комбинируя два метода — дистанционное 3D-сканирование и 3D-печать — можно создавать физические модели оцифрованных пород, которые либо слишком хрупки для работы, либо труднодоступны, как, например, образцы с Луны или Марса.

Технология позволяет лучше понять, как изменения микроструктуры породы влияют на её макроскопические свойства, такие как пористость и проницаемость. Эти характеристики раскрывают детали процессов формирования пород и движения в них флюидов, что может помочь в разработке более эффективных методов добычи. Как отмечает доцент геофизики Тиджиана Ванорио, современная 3D-печать предоставляет беспрецедентную возможность связать микро- и макромасштабы, комбинируя сильные стороны цифрового и лабораторного экспериментов.

В новом исследовании, принятом к публикации в журнале Geophysical Research Letters, ученые проверили, способны ли современные 3D-принтеры воспроизвести микроскопические каналы и пустоты в небольшом образце карбонатной породы, предварительно оцифрованном с помощью КТ-сканера. Они продемонстрировали возможность манипулирования цифровой моделью и последующей печати измененной версии. Эта работа, отмеченная журналом Science как Editor's Choice, впервые позволяет напрямую связать изменения в микроструктуре породы с её макроскопическими свойствами.

«Фундаментальная проблема для геофизиков, изучающих свойства пород, в том, что наши образцы по своей природе несопоставимы, — поясняет докторант Далси Хед. — 3D-печать, позволяя манипулировать тем, чем раньше мы не могли, помогает понять роль крошечных различий в структуре пор». Ученые полагают, что с развитием технологий 3D-печати станет возможным воссоздавать более тонкие детали структур пород и даже комбинировать разные материалы для лучшего воспроизведения минерального состава.