Revolutionerende 4D-printteknologi: former, der ændrer sig selv!

Revolutionerende 4D-printteknologi: former, der ændrer sig selv!

Additiv fremstilling har gjort betydelige fremskridt i de seneste år, især inden for 4D-print. Dette refererer til produktionen af ​​aktive strukturer med formhukommelse, som kan styres af specifikke procesparametre. Disse refererer til en strækning af materialet, som fryses, når det afkøles. Når strukturen senere opvarmes, ændrer de form. Forskningsområdet 4D-print åbner op for lovende muligheder i forskellige industrier, herunder medicinsk teknologi og rumfart. Hvordan TU Braunschweig rapporterer et projekt i DFG-regi, der undersøger indflydelsen af ​​forskellige parametre på formændringen af ​​termoplastiske polymerer.

De strukturer, der er skabt med formhukommelse, kan ændre sig under påvirkning af eksterne stimuli såsom temperatur, elektriske felter eller lys, hvilket muliggør adskillige anvendelser i moderne teknologi. Termoplastiske materialer, der bliver bløde og formbare ved opvarmning, giver fordele, fordi de hærder igen uden nogen kemiske strukturelle ændringer, så snart de er afkølet. For at sikre pålidelig formhukommelsesadfærd udsatte forskerne materialet for termomekaniske test.

Forskningsfremskridt og applikationer

I en undersøgelse undersøgte ETH Zürich, hvordan 4D-printede strukturer med formhukommelse kan fremstilles. Denne undersøgelse har titlen "Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures" og analyserer programmerbare strukturer, der udvider sig og trækker sig sammen, når de udsættes for varme. Højt 3D print Forskerne bruger teromviskoelastiske metamaterialer, der danner komplekse geometriske former. Visse områder af strukturerne kan udvides med op til 200%. Dette viser øget formbarhed sammenlignet med tidligere undersøgelser og fremhæver teknologiens potentiale for biomedicin, byggeri og rumfart.

En enestående egenskab ved 4D-print er evnen til at kontrollere konfigurationen af ​​de oprettede strukturer uden manuelle ændringer. Dette åbner op for nye anvendelsesperspektiver, især for anvendelsesområder, hvor elektromekaniske triggere ikke er praktiske. De programmerbare strukturer kræver også mindre plads og støttestrukturer, hvilket yderligere øger effektiviteten af ​​udskrivningsprocessen.

Materialeudvikling og automatisering

Udover de innovative materialer i 4D-print er QLS-teknologien fra NXT fabrik forarbejdning af højtemperaturbestandige materialer såsom polyamid 613. Denne teknologi, som er specielt udviklet til fuldautomatisk og uovervåget additiv fremstilling, repræsenterer et yderligere fremskridt, der letter overgangen fra prototyper til små og mellemstore serieproduktioner. QLS 350-platformen bruger en patenteret laserlyskilde og er designet til at øge produktionskapaciteten markant.

Samarbejdet mellem Evonik og NXT Factory sigter mod yderligere at optimere effektiviteten af ​​additiv fremstilling ved at kombinere innovative materialer og nye teknologier. Evonik er blevet førende inden for produktion af polyamid 12-pulvere til additive fremstillingsteknologier og planlægger at introducere det højtemperaturbestandige polymerpulver PA 613 i første kvartal af 2020.

Sammenfattende lover udviklingen inden for 4D-print og fremskridt inden for materialeteknologi en bred vifte af applikationer. Fra medicinsk teknologi til rumrejser åbner de nye perspektiver, der kan udvide grænserne for tidligere fremstillingsteknologier. De nuværende forskningsprojekter og materialeinnovationer er kun begyndelsen på en ny æra med additiv fremstilling.