Revoliucinė 4D spausdinimo technologija: formos, kurios keičiasi pačios!

Revoliucinė 4D spausdinimo technologija: formos, kurios keičiasi pačios!

Priedų gamyba pastaraisiais metais padarė didelę pažangą, ypač 4D spausdinimo srityje. Tai reiškia aktyvių struktūrų su formos atmintimi gamybą, kurią galima valdyti konkrečiais proceso parametrais. Tai reiškia, kad medžiaga ištempiama, kai ji atvėsta. Vėliau kaitinant konstrukciją, jos keičia formą. 4D spausdinimo tyrimų sritis atveria daug žadančių galimybių įvairiose pramonės šakose, įskaitant medicinos technologijas ir kosmosą. Kaip Braunšveigo TU praneša, DFG globojamame projekte tiriama skirtingų parametrų įtaka termoplastinių polimerų formos pokyčiams.

Struktūros, sukurtos naudojant formos atmintį, gali keistis veikiamos išorinių dirgiklių, tokių kaip temperatūra, elektriniai laukai ar šviesa, todėl šiuolaikinėse technologijose galima pritaikyti daugybę pritaikymų. Termoplastinės medžiagos, kurios kaitinamos tampa minkštos ir lanksčios, turi pranašumų, nes vos atvėsusios vėl sukietėja be jokių cheminių struktūrinių pokyčių. Kad būtų užtikrintas patikimas formos atminties elgesys, mokslininkai atliko medžiagos termomechaninius bandymus.

Mokslinių tyrimų pažanga ir pritaikymas

Tyrime ETH Ciurichas ištyrė, kaip galima sukurti 4D spausdintas struktūras su formos atmintimi. Šis tyrimas pavadintas „Didelės formos transformuojančios 4D auksetinės struktūros“ ir analizuojamos programuojamos struktūros, kurios plečiasi ir susitraukia veikiamos karščio. Garsiai 3D spausdinimas Tyrėjai naudoja termoviskoelastines metamedžiagas, kurios sudaro sudėtingas geometrines formas. Tam tikri konstrukcijų plotai gali išsiplėsti iki 200%. Tai rodo didesnį lankstumą, palyginti su ankstesniais tyrimais, ir pabrėžia technologijos potencialą biomedicinoje, statyboje ir aviacijos srityje.

Išskirtinė 4D spausdinimo savybė – galimybė be rankinių pakeitimų valdyti sukurtų konstrukcijų konfigūraciją. Tai atveria naujas taikymo perspektyvas, ypač taikymo srityse, kuriose elektromechaniniai paleidikliai nėra praktiški. Programuojamoms struktūroms taip pat reikia mažiau vietos ir atraminių konstrukcijų, o tai dar labiau padidina spausdinimo proceso efektyvumą.

Medžiagų kūrimas ir automatizavimas

Be naujoviškų 4D spausdinimo medžiagų, QLS technologija iš NXT gamykla aukštai temperatūrai atsparių medžiagų, tokių kaip poliamidas 613, apdirbimas. Ši technologija, kuri buvo specialiai sukurta visiškai automatinei ir neprižiūrimai priedų gamybai, yra tolimesnė pažanga, palengvinanti perėjimą nuo prototipų prie mažų ir vidutinių serijinių gamybos. QLS 350 platforma naudoja patentuotą lazerio šviesos šaltinį ir yra skirta žymiai padidinti gamybos pajėgumus.

Bendradarbiaujant „Evonik“ ir „NXT Factory“ siekiama dar labiau optimizuoti priedų gamybos efektyvumą, derinant novatoriškas medžiagas ir naujas technologijas. „Evonik“ tapo poliamido 12 miltelių, skirtų priedų gamybos technologijoms, gamybos lydere ir 2020 metų pirmąjį ketvirtį planuoja pristatyti aukštai temperatūrai atsparius polimerinius miltelius PA 613.

Apibendrinant galima pasakyti, kad 4D spausdinimo raida ir medžiagų technologijų pažanga žada platų pritaikymo spektrą. Nuo medicinos technologijų iki kelionių į kosmosą – jos atveria naujas perspektyvas, kurios gali išplėsti ankstesnių gamybos technologijų ribas. Dabartiniai mokslinių tyrimų projektai ir medžiagų naujovės yra tik naujos priedų gamybos eros pradžia.