Revoluční technologie 4D tisku: tvary, které se samy mění!

Revoluční technologie 4D tisku: tvary, které se samy mění!

Aditivní výroba zaznamenala v posledních letech výrazný pokrok, zejména v oblasti 4D tisku. Jedná se o výrobu aktivních struktur s tvarovou pamětí, které lze řídit specifickými parametry procesu. Ty se týkají natahování materiálu, který při ochlazení zmrzne. Když se konstrukce později zahřeje, změní tvar. Výzkumná oblast 4D tisku otevírá slibné příležitosti v různých průmyslových odvětvích, včetně lékařské techniky a letectví. Jak TU Braunschweig zprávy, projekt pod záštitou DFG zkoumá vliv různých parametrů na změnu tvaru termoplastických polymerů.

Struktury vytvořené pomocí tvarové paměti se mohou měnit pod vlivem vnějších podnětů, jako je teplota, elektrická pole nebo světlo, což umožňuje četné aplikace v moderní technologii. Termoplastické materiály, které při zahřátí změknou a poddajné, nabízejí výhody, protože po ochlazení opět vytvrdnou bez jakýchkoli chemických strukturních změn. Aby bylo zajištěno spolehlivé chování tvarové paměti, podrobili vědci materiál termomechanickým testům.

Pokroky ve výzkumu a aplikace

Ve studii ETH Zurich zkoumala, jak lze vyrábět 4D tištěné struktury s tvarovou pamětí. Tato studie se jmenuje „Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures“ a analyzuje programovatelné struktury, které se při vystavení teplu roztahují a smršťují. Hlasitý 3D tisk Vědci používají termoviskoelastické metamateriály, které tvoří složité geometrické tvary. Některé oblasti konstrukcí se mohou rozšířit až o 200 %. To ukazuje zvýšenou tvárnost ve srovnání s předchozími studiemi a zdůrazňuje potenciál technologie pro biomedicínu, stavebnictví a letectví.

Vynikající vlastností 4D tisku je možnost řídit konfiguraci vytvořených struktur bez ručních změn. To otevírá nové možnosti použití, zejména pro oblasti použití, kde elektromechanické spouštěče nejsou praktické. Programovatelné struktury také vyžadují méně prostoru a podpůrných struktur, což dále zvyšuje efektivitu tiskového procesu.

Vývoj materiálů a automatizace

Kromě inovativních materiálů ve 4D tisku, technologie QLS od Továrna na NXT zpracování materiálů odolných vysokým teplotám, jako je polyamid 613. Tato technologie, která byla speciálně vyvinuta pro plně automatickou a nekontrolovanou aditivní výrobu, představuje další pokrok, který usnadňuje přechod od prototypů k malo a středně velké sériové výrobě. Platforma QLS 350 využívá patentovaný zdroj laserového světla a je navržena tak, aby výrazně zvýšila výrobní kapacitu.

Spolupráce mezi Evonik a NXT Factory má za cíl dále optimalizovat efektivitu aditivní výroby kombinací inovativních materiálů a nových technologií. Evonik se stal lídrem ve výrobě prášků polyamidu 12 pro technologie aditivní výroby a v prvním čtvrtletí roku 2020 plánuje uvést na trh vysokoteplotně odolný polymerní prášek PA 613.

Stručně řečeno, vývoj ve 4D tisku a pokrok v technologii materiálů slibují širokou škálu aplikací. Od lékařských technologií po cestování vesmírem otevírají nové perspektivy, které by mohly rozšířit hranice předchozích výrobních technologií. Současné výzkumné projekty a materiálové inovace jsou jen začátkem nové éry aditivní výroby.