Forradalmi 4D nyomtatási technológia: önmagukat változtató formák!

Forradalmi 4D nyomtatási technológia: önmagukat változtató formák!

Az additív gyártás jelentős előrehaladást ért el az elmúlt években, különösen a 4D nyomtatás területén. Ez az alakmemóriával rendelkező aktív struktúrák előállítását jelenti, amelyek meghatározott folyamatparaméterekkel vezérelhetők. Ezek az anyag nyúlására utalnak, amely lehűléskor megfagy. Amikor a szerkezetet később felmelegítik, megváltoztatják alakjukat. A 4D nyomtatás kutatási területe ígéretes lehetőségeket nyit a különböző iparágakban, beleértve az orvosi technológiát és az űrkutatást. Hogyan TU Braunschweig beszámol arról, hogy a DFG égisze alatt egy projektben a különböző paraméterek hatását vizsgálják a hőre lágyuló polimerek alakváltozására.

Az alakmemóriával létrehozott struktúrák külső ingerek (hőmérséklet, elektromos mező vagy fény) hatására megváltozhatnak, ami számos alkalmazást tesz lehetővé a modern technológiában. A hőre lágyuló anyagok, amelyek hevítéskor puhává és képlékenysé válnak, előnyöket kínálnak, mivel a lehűlés után kémiai szerkezeti változás nélkül újra megkeményednek. Az alakmemória megbízható viselkedésének biztosítása érdekében a tudósok termomechanikai teszteknek vetették alá az anyagot.

Kutatási eredmények és alkalmazások

Az ETH Zurich egy tanulmányában azt vizsgálta, hogyan lehet alakmemóriával rendelkező 4D nyomtatott struktúrákat előállítani. Ez a tanulmány a „Nagy alakzatot átalakító 4D auxetikus struktúrák” címet viseli, és olyan programozható struktúrákat elemzi, amelyek hő hatására kitágulnak és összehúzódnak. Hangos 3D nyomtatás A kutatók termoviszkoelasztikus metaanyagokat használnak, amelyek összetett geometriai formákat alkotnak. A szerkezetek egyes területei akár 200%-kal is bővülhetnek. Ez a korábbi tanulmányokhoz képest megnövekedett alakíthatóságot mutat, és rávilágít a technológiában rejlő lehetőségekre a biomedicina, az építőipar és a repülés terén.

A 4D nyomtatás kiemelkedő tulajdonsága, hogy a létrehozott struktúrák konfigurációját kézi változtatások nélkül tudja ellenőrizni. Ez új alkalmazási perspektívákat nyit meg, különösen azokon az alkalmazási területeken, ahol az elektromechanikus triggerek nem praktikusak. A programozható szerkezetek kisebb helyet és tartószerkezeteket is igényelnek, tovább növelve a nyomtatási folyamat hatékonyságát.

Anyagfejlesztés és automatizálás

A 4D nyomtatásban az innovatív anyagok mellett a QLS technológia is NXT gyár magas hőmérsékletnek ellenálló anyagok, például poliamid 613 feldolgozása. Ez a technológia, amelyet kifejezetten a teljesen automatikus és felügyelet nélküli adalékgyártáshoz fejlesztettek ki, további előrelépést jelent, amely megkönnyíti az átállást a prototípusokról a kis- és közepes méretű sorozatgyártásra. A QLS 350 platform szabadalmaztatott lézerfényforrást használ, és úgy tervezték, hogy jelentősen növelje a gyártási kapacitást.

Az Evonik és az NXT Factory együttműködésének célja az additív gyártás hatékonyságának további optimalizálása az innovatív anyagok és az új technológiák kombinálásával. Az Evonik vezető szerepet tölt be az additív gyártástechnológiához használt poliamid 12 porok gyártásában, és 2020 első negyedévében tervezi a PA 613 magas hőmérsékletnek ellenálló polimer por bevezetését.

Összefoglalva: a 4D nyomtatás fejlesztései és az anyagtechnológia fejlődése az alkalmazások széles skáláját ígéri. Az orvosi technológiától az űrutazásig új távlatokat nyitnak, amelyek kiterjeszthetik a korábbi gyártási technológiák határait. A jelenlegi kutatási projektek és anyagi innovációk csak a kezdetét jelentik az additív gyártás új korszakának.