Lucid Print — автономная модульная система для бесконтактного производства биокомпозитных изделий из мицелия со стерильной 3D-печатью, инкубацией и сушкой в едином цикле. Устраняет ручной труд, обеспечивает чистоту продукции и сокращает цикл создания изделий, обеспечивая его полностью.
      Техническое решение Lucid Print представляет собой целостную систему,спроектированную для автоматизированного цикла производства биокомпозитных изделий. Его ядром является уникальная комбинация прецизионной механики, биоматериаловедения и автоматизации. Устройство состоит из двух основных блоков - базовой станции и бокса-культиватора.
      Базовая станция представляет собой моноблочный корпус с рамой из нержавеющей стали и пластиковой фурнитуры, объединяющий узел загрузки и смешивания, экструдирования, кинематический модуль, представляющий из себя роботизированный манипулятор с телескопическими осями, шлюз стерилизации, сквозную систему стерилизации, систему управления и платформу под шлюзом для установки бокса культиватора, а также емкости для рабочих жидкостей, которые представляют из себя воду и перекись водорода, а также раствор CaCl2 или другого агента, в зависимости от рецептуры.
     Бокс-биореактор - это модуль, в котором происходит процесс печати, культивации и последующей сушки изделия. В нем реализуется климатическая система, автономная энергосистема, система стерилизации и вентиляции, система управления, и узел стыковки.
    Чтобы более наглядно донести принцип работы и некоторые конструктивные особенности, ниже приведен их краткий разбор с поэтапным описанием шагов в полном цикле производства изделия с помощью этой системы. Для начала необходимо загрузить капсулу с исходным сырьем (здесь и далее имеется в виду смесь субстрата, спор грибов, гелеобразующее вещество и прочее, в зависимости от рецептуры) в загрузочный модуль. После запуска процесса, базовая станция стыкуется через шлюз стерилизации с установленным на ее платформе боксом культиватором и герметизируется. В верхней части бокса-культиватора происходит открытие герметичной крышки для объединения объемов рабочей камеры (объема внутри бокса-биореактора) и шлюза. Роботизированный манипулятор стартует из сложенного положения: после присоединения модуля и его разгерметизации он выдвигается через стерилизационный шлюз к месту печати. Его основу составляет вертикальная ось Z (перемещается на винтовой передаче). К ее низу крепятся две телескопические оси (X и Y), расположенные перпендикулярно относительно друг друга. Экструдер смонтирован на П-образной каретке, которая двигается по монорельсу вдоль одной из осей X или Y. Как только оси X и Y оказались в рабочей зоне, они "раскладываются" до своего крайнего положения, обеспечивая полное покрытие области печати, все движения контролируются датчиками. Манипулятор реализован из углепластика и алюминиевых направляющих для облегчения конструкции. После этого начинается процесс стерилизации, заключающийся в распылении перекиси водорода в течении заданного времени с последующей обработкой УФ-лучами и принудительной вентиляцией. Загруженная капсула открывается и исходное сырье подается в камеру для гомогенизации, где она проходит посредством ультразвуковой вибрации (также происходит разрушение возникших агломератов). Далее происходит подача материала в систему экструдирования, где по ходу шнекового транспортера смесь насыщается водой и по каналам подходит к экструдеру. Сопло экструдера имеет кольцевой распылитель связующего агента и нагревательную нить для мгновенного отверждения и адгезии напечатанного слоя. Печать реализуется по картезианской кинематической схеме, что обеспечивает совместимость с ПО для большинства 3д принтеров и точность позиционирования экструдера по заданным координатам. После печати манипулятор возвращается в свое исходное положение, предварительно свернув телескопические оси, а крышка модуля герметично запирается, при этом стерилизационный шлюз отсоединяется. На данном этапе можно извлечь бокс-культиватор с платформы базовой станции. На ней во время печати происходила подзарядка аккумулятора, который монтирован в корпус бокса культиватора для энергетической автономности его систем. Подзарядка происходит посредством передачи энергии через беспроводные контакты. Теперь бокс-культиватор с изделием можно поместить в удобное пользователю место. Далее все процессы происходят внутри этого модуля. Сначала, благодаря климатической системе, задается влажность и температура, оптимальные для рецептуры исходной смеси в рамках ее обрастания. С помощью иллюминаторов пользователь имеет возможность наблюдать за процессом роста сети мицелия по изделию, но точное время будет указано в рекомендациях после проведения испытаний. После полного обрастания в течение нескольких дней, начинается процесс сушки, заключающийся в достижении заданной в рецептуре температуры и работы вентиляторов, удаляющих избыточную влагу.
         Время всех технологических этапов будет указано в рекомендациях и зависит от рецептуры. После этого изделие можно считать готовым извлечь его из модуля с помощью быстросъемного соединения в верхней части корпуса блока. Все контакты с внешней средой во время печати и на подготовительных этапах происходят через систему высокоэффективных фильтров. 

Преимущества выбранного технического решения: 

Система обеспечивает сквозной цикл – от загрузки сырья до сушки готового изделия – с минимальным вмешательством оператора, устраняя человеческие ошибки и позволяя работать круглосуточно. Многоуровневая стерилизация (H₂O₂, УФ, шлюзы, HEPA-фильтры) критически важна для предотвращения контаминации и стабильного роста мицелия, обеспечивая высокое качество продукции. Разделение на базовую станцию (подготовка, печать) и автономный бокс культиватор (рост, сушка) с беспроводной зарядкой и климат-контролем дает беспрецедентную гибкость. После печати бокс перемещается, освобождая станцию для новых задач, экономя пространство и позволяя масштабировать производство (один принтер – несколько боксов).
         Сопло экструдера с кольцевым распылителем связующего и мгновенным термоотверждением решает проблему печати "мокрых" биоматериалов, обеспечивая структурную целостность и адгезию слоев для сложных геометрий. Легкий
картезианский манипулятор с телескопическими осями гарантирует высокую точность, широкое покрытие зоны и совместимость со стандартным ПО 3D-печати. Ультразвуковая гомогенизация сырья гарантирует однородность смеси для качественной экструзии. Иллюминаторы бокса и интегрированные системы управления обеспечивают визуальный контроль роста мицелия и точное поддержание параметров культивации/сушки. Быстросъемное соединение упрощает извлечение готового изделия. Lucid Print – это комплексное "под ключ" решение, автоматизирующее сложные биотехпроцессы, что радикально снижает входной барьер для малого бизнеса, дизайнеров и лабораторий. Использование возобновляемого биосырья (мицелий) делает производство экологически устойчивым.
        Чупаев Егор Игоревич - ген. директор и главный инженер проекта. Занимается проектированием, конструированием и технической реализацией проекта, обеспечивает качество и своевременное выполнение работ. Студент-магистр Физико-технического факультета НИ ТГУ, направление "Прикладная механика". Реализовывал различные проекты в рамках хобби (н-р, боксы для грибоводства с полным климат. контролем), и участвовал в таких проектах как проектирование электросерфа, автоматизированной блинницы, имеет диплом бакалавра по специальности "Проектирование и производство объектов морской техники из композиционных материалов", присутствует опыт работы инженером-программистом и инженером-конструктором на промышленных предприятиях.
       Павлюченко Екатерина Васильевна - соучредитель будущей компании. Инженер - биотехнолог в настоящем проекте. Сотрудник стартап-проекта "Биомасса", студентка Биологического института НИ ТГУ по направлению "Биология", имеет диплом профессиональной подготовки лаборанта-микробиолога и опыт непосредственной работы с грибами в рамках научной деятельности и связанные с ней публикации.

 Оба участника принимают непосредственное участие в документационных процессах, связанных с ведением стартап-проекта.

На страницу проекта