Επαναστατική τεχνολογία 4D εκτύπωσης: σχήματα που αλλάζουν μόνα τους!

Επαναστατική τεχνολογία 4D εκτύπωσης: σχήματα που αλλάζουν μόνα τους!

Η παραγωγή προσθέτων έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία χρόνια, ιδιαίτερα στον τομέα της 4D εκτύπωσης. Αυτό αναφέρεται στην παραγωγή ενεργών δομών με μνήμη σχήματος, η οποία μπορεί να ελεγχθεί από συγκεκριμένες παραμέτρους διαδικασίας. Αυτά αναφέρονται σε τέντωμα του υλικού, το οποίο παγώνει όταν κρυώσει. Όταν η δομή θερμαίνεται αργότερα, αλλάζουν σχήμα. Ο ερευνητικός τομέας της 4D εκτύπωσης ανοίγει πολλά υποσχόμενες ευκαιρίες σε διάφορους κλάδους, συμπεριλαμβανομένης της ιατρικής τεχνολογίας και της αεροδιαστημικής. Πως TU Braunschweig αναφέρει, ένα έργο υπό την αιγίδα του DFG διερευνά την επίδραση διαφορετικών παραμέτρων στην αλλαγή σχήματος των θερμοπλαστικών πολυμερών.

Οι δομές που δημιουργούνται με τη μνήμη σχήματος μπορούν να αλλάξουν υπό την επίδραση εξωτερικών ερεθισμάτων όπως η θερμοκρασία, τα ηλεκτρικά πεδία ή το φως, επιτρέποντας πολυάριθμες εφαρμογές στη σύγχρονη τεχνολογία. Τα θερμοπλαστικά υλικά που γίνονται μαλακά και ελατά όταν θερμαίνονται προσφέρουν πλεονεκτήματα γιατί σκληραίνουν ξανά χωρίς χημικές δομικές αλλαγές μόλις κρυώσουν. Για να εξασφαλίσουν αξιόπιστη συμπεριφορά στη μνήμη σχήματος, οι επιστήμονες υπέβαλαν το υλικό σε θερμομηχανικές δοκιμές.

Έρευνες προόδους και εφαρμογές

Σε μια μελέτη, το ETH Zurich διερεύνησε πώς μπορούν να παραχθούν 4D εκτυπωμένες δομές με μνήμη σχήματος. Αυτή η μελέτη έχει τίτλο «Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures» και αναλύει προγραμματιζόμενες δομές που διαστέλλονται και συστέλλονται όταν εκτίθενται στη θερμότητα. Μεγαλόφωνος τρισδιάστατη εκτύπωση Οι ερευνητές χρησιμοποιούν θερμοβισκοελαστικά μεταϋλικά που σχηματίζουν πολύπλοκα γεωμετρικά σχήματα. Ορισμένες περιοχές των δομών μπορούν να επεκταθούν έως και 200%. Αυτό δείχνει αυξημένη ελατότητα σε σύγκριση με προηγούμενες μελέτες και υπογραμμίζει τις δυνατότητες της τεχνολογίας για τη βιοϊατρική, τις κατασκευές και την αεροδιαστημική.

Ένα εξαιρετικό χαρακτηριστικό της 4D εκτύπωσης είναι η δυνατότητα ελέγχου της διαμόρφωσης των δημιουργούμενων δομών χωρίς χειροκίνητες αλλαγές. Αυτό ανοίγει νέες προοπτικές εφαρμογής, ειδικά για τομείς εφαρμογής όπου οι ηλεκτρομηχανικές σκανδάλες δεν είναι πρακτικές. Οι προγραμματιζόμενες δομές απαιτούν επίσης λιγότερο χώρο και δομές στήριξης, αυξάνοντας περαιτέρω την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας εκτύπωσης.

Ανάπτυξη υλικών και αυτοματοποίηση

Εκτός από τα καινοτόμα υλικά στην 4D εκτύπωση, η τεχνολογία QLS από NXT Factory η επεξεργασία υλικών ανθεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες όπως το πολυαμίδιο 613. Αυτή η τεχνολογία, η οποία αναπτύχθηκε ειδικά για την πλήρως αυτόματη και χωρίς επίβλεψη παραγωγή προσθέτων, αποτελεί μια περαιτέρω πρόοδο που διευκολύνει τη μετάβαση από τα πρωτότυπα στη μικρομεσαία παραγωγή σε σειρά. Η πλατφόρμα QLS 350 χρησιμοποιεί μια πατενταρισμένη πηγή φωτός λέιζερ και έχει σχεδιαστεί για να αυξάνει σημαντικά την παραγωγική ικανότητα.

Η συνεργασία μεταξύ της Evonik και της NXT Factory στοχεύει στην περαιτέρω βελτιστοποίηση της αποτελεσματικότητας της παραγωγής προσθέτων συνδυάζοντας καινοτόμα υλικά και νέες τεχνολογίες. Η Evonik έχει γίνει ηγέτης στην παραγωγή σκονών πολυαμιδίου 12 για τεχνολογίες κατασκευής προσθέτων και σχεδιάζει να παρουσιάσει την ανθεκτική σε υψηλή θερμοκρασία πολυμερή σκόνη PA 613 το πρώτο τρίμηνο του 2020.

Συνοπτικά, οι εξελίξεις στην 4D εκτύπωση και οι εξελίξεις στην τεχνολογία υλικών υπόσχονται ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Από την ιατρική τεχνολογία μέχρι τα διαστημικά ταξίδια, ανοίγουν νέες προοπτικές που θα μπορούσαν να διευρύνουν τα όρια των προηγούμενων τεχνολογιών κατασκευής. Τα τρέχοντα ερευνητικά έργα και οι καινοτομίες υλικών είναι μόνο η αρχή μιας νέας εποχής παραγωγής προσθέτων.