تكنولوجيا الطباعة الثورية رباعية الأبعاد: أشكال تغير نفسها!

تكنولوجيا الطباعة الثورية رباعية الأبعاد: أشكال تغير نفسها!

حقق التصنيع الإضافي تقدمًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، خاصة في مجال الطباعة رباعية الأبعاد. يشير هذا إلى إنتاج الهياكل النشطة ذات ذاكرة الشكل، والتي يمكن التحكم فيها بواسطة معلمات عملية محددة. تشير هذه إلى تمدد المادة، والتي يتم تجميدها عندما تبرد. وعندما يتم تسخين الهيكل لاحقًا، يتغير شكله. يفتح المجال البحثي للطباعة رباعية الأبعاد فرصًا واعدة في مختلف الصناعات، بما في ذلك التكنولوجيا الطبية والفضاء. كيف تو براونشفايغ وفقًا للتقارير، يقوم مشروع تحت رعاية DFG بالتحقيق في تأثير المعلمات المختلفة على تغيير شكل البوليمرات البلاستيكية الحرارية.

يمكن أن تتغير الهياكل التي تم إنشاؤها باستخدام ذاكرة الشكل تحت تأثير المحفزات الخارجية مثل درجة الحرارة أو المجالات الكهربائية أو الضوء، مما يتيح العديد من التطبيقات في التكنولوجيا الحديثة. توفر المواد البلاستيكية الحرارية التي تصبح طرية ومرنة عند تسخينها مزايا لأنها تتصلب مرة أخرى دون أي تغييرات هيكلية كيميائية بمجرد تبريدها. ولضمان سلوك موثوق لذاكرة الشكل، أخضع العلماء المادة لاختبارات ميكانيكية حرارية.

التقدم البحثي والتطبيقات

في دراسة أجرتها ETH Zurich، بحثت في كيفية إنتاج الهياكل المطبوعة رباعية الأبعاد مع ذاكرة الشكل. تحمل هذه الدراسة عنوان "الهياكل المساعدة رباعية الأبعاد ذات الشكل الكبير" وتقوم بتحليل الهياكل القابلة للبرمجة والتي تتوسع وتنكمش عند تعرضها للحرارة. عالي الطباعة ثلاثية الأبعاد يستخدم الباحثون المواد اللزجة المرنة التي تشكل أشكالًا هندسية معقدة. يمكن أن تتوسع مناطق معينة من الهياكل بنسبة تصل إلى 200٪. يُظهر هذا زيادة في قابلية التحمل مقارنة بالدراسات السابقة ويسلط الضوء على إمكانات التكنولوجيا في الطب الحيوي والبناء والفضاء.

من الميزات البارزة للطباعة رباعية الأبعاد القدرة على التحكم في تكوين الهياكل التي تم إنشاؤها دون إجراء تغييرات يدوية. وهذا يفتح آفاقًا جديدة للتطبيق، خاصة في مجالات التطبيق التي لا تكون فيها المحفزات الكهروميكانيكية عملية. تتطلب الهياكل القابلة للبرمجة أيضًا مساحة أقل وهياكل داعمة، مما يزيد من كفاءة عملية الطباعة.

تطوير المواد والأتمتة

بالإضافة إلى المواد المبتكرة في الطباعة رباعية الأبعاد، فإن تقنية QLS من مصنع NXT معالجة المواد المقاومة للحرارة العالية مثل مادة البولي أميد 613. وتمثل هذه التكنولوجيا، التي تم تطويرها خصيصًا للتصنيع الإضافي الأوتوماتيكي بالكامل وغير الخاضع للرقابة، تقدمًا إضافيًا يسهل الانتقال من النماذج الأولية إلى إنتاج سلسلة صغيرة ومتوسطة الحجم. تستخدم منصة QLS 350 مصدر ضوء ليزر حاصل على براءة اختراع، وهي مصممة لزيادة القدرة الإنتاجية بشكل كبير.

يهدف التعاون بين Evonik وNXT Factory إلى تحسين كفاءة التصنيع الإضافي من خلال الجمع بين المواد المبتكرة والتقنيات الجديدة. أصبحت شركة "إيفونيك" رائدة في إنتاج مساحيق مادة البولي أميد 12 لتقنيات التصنيع المضافة، وتخطط لطرح مسحوق البوليمر عالي المقاومة للحرارة PA 613 في الربع الأول من عام 2020.

باختصار، تعد التطورات في الطباعة رباعية الأبعاد والتقدم في تكنولوجيا المواد بمجموعة واسعة من التطبيقات. ومن التكنولوجيا الطبية إلى السفر إلى الفضاء، فإنها تفتح آفاقًا جديدة يمكن أن توسع حدود تقنيات التصنيع السابقة. إن المشاريع البحثية الحالية والابتكارات المادية هي مجرد بداية لعصر جديد من التصنيع الإضافي.