Vallankumouksellinen 4D-tulostustekniikka: muodot, jotka muuttuvat itsestään!

Vallankumouksellinen 4D-tulostustekniikka: muodot, jotka muuttuvat itsestään!

Additiivinen valmistus on edistynyt merkittävästi viime vuosina, erityisesti 4D-tulostuksen alueella. Tämä tarkoittaa aktiivisten rakenteiden tuotantoa muotomuistilla, jota voidaan ohjata tietyillä prosessiparametreilla. Nämä viittaavat materiaalin venymiseen, joka jäätyy jäähtyessään. Kun rakennetta myöhemmin lämmitetään, ne muuttavat muotoaan. 4D-tulostuksen tutkimusalue avaa lupaavia mahdollisuuksia eri toimialoilla, mukaan lukien lääketieteellinen teknologia ja ilmailu. Miten TU Braunschweig raportoi, DFG:n alaisuudessa projektissa tutkitaan eri parametrien vaikutusta termoplastisten polymeerien muodonmuutokseen.

Muotomuistilla luodut rakenteet voivat muuttua ulkoisten ärsykkeiden, kuten lämpötilan, sähkökenttien tai valon, vaikutuksesta, mikä mahdollistaa lukuisia sovelluksia modernissa tekniikassa. Kestomuovimateriaalit, jotka muuttuvat pehmeiksi ja taipuisiksi kuumennettaessa, tarjoavat etuja, koska ne kovettuvat uudelleen ilman kemiallisia rakenteellisia muutoksia heti jäähdytyksen jälkeen. Luotettavan muotomuistin käyttäytymisen varmistamiseksi tutkijat testasivat materiaalia termomekaanisilla testeillä.

Tutkimuksen edistysaskel ja sovellukset

ETH Zurich selvitti tutkimuksessaan, kuinka muotomuistilla varustettuja 4D-tulostettuja rakenteita voidaan tuottaa. Tämä tutkimus on nimeltään "Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures" ja analysoi ohjelmoitavia rakenteita, jotka laajenevat ja supistuvat altistuessaan lämmölle. äänekäs 3D-tulostus Tutkijat käyttävät termoviskoelastisia metamateriaaleja, jotka muodostavat monimutkaisia ​​geometrisia muotoja. Tietyt rakenteiden alueet voivat laajentua jopa 200 %. Tämä osoittaa parempaa muokattavuutta aiempiin tutkimuksiin verrattuna ja korostaa teknologian mahdollisuuksia biolääketieteessä, rakentamisessa ja ilmailussa.

4D-tulostuksen erinomainen ominaisuus on kyky hallita luotujen rakenteiden konfiguraatiota ilman manuaalisia muutoksia. Tämä avaa uusia käyttönäkymiä erityisesti sellaisille käyttöalueille, joilla sähkömekaaniset laukaisimet eivät ole käytännöllisiä. Ohjelmoitavat rakenteet vaativat myös vähemmän tilaa ja tukirakenteita, mikä lisää edelleen painoprosessin tehokkuutta.

Materiaalikehitys ja automaatio

4D-tulostuksen innovatiivisten materiaalien lisäksi QLS-tekniikkaa NXT tehdas korkeita lämpötiloja kestävien materiaalien, kuten polyamidi 613, prosessointi. Tämä teknologia, joka on kehitetty erityisesti täysin automaattiseen ja valvomattomaan lisäainevalmistukseen, edustaa edistystä, joka helpottaa siirtymistä prototyypeistä pieniin ja keskisuuriin sarjatuotantoon. QLS 350 -alustassa käytetään patentoitua laservalolähdettä ja se on suunniteltu lisäämään merkittävästi tuotantokapasiteettia.

Evonikin ja NXT Factoryn yhteistyön tavoitteena on edelleen optimoida lisäainevalmistuksen tehokkuutta yhdistämällä innovatiivisia materiaaleja ja uusia teknologioita. Evonikista on tullut johtava lisäainevalmistusteknologioihin tarkoitettujen polyamidi 12 -jauheiden valmistaja ja aikoo tuoda markkinoille korkean lämpötilan kestävän PA 613 -polymeerijauheen vuoden 2020 ensimmäisellä neljänneksellä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että 4D-tulostuksen kehitys ja materiaalitekniikan kehitys lupaavat monenlaisia ​​sovelluksia. Lääketieteellisestä teknologiasta avaruusmatkoihin ne avaavat uusia näkökulmia, jotka voivat laajentaa aikaisempien valmistusteknologioiden rajoja. Nykyiset tutkimusprojektit ja materiaaliinnovaatiot ovat vasta alkua lisäainevalmistuksen uudelle aikakaudelle.