Revolucionāra 4D drukas tehnoloģija: formas, kas mainās pašas par sevi!

Revolucionāra 4D drukas tehnoloģija: formas, kas mainās pašas par sevi!

Piedevu ražošana pēdējos gados ir guvusi ievērojamu progresu, īpaši 4D drukāšanas jomā. Tas attiecas uz aktīvo struktūru ražošanu ar formas atmiņu, ko var kontrolēt ar konkrētiem procesa parametriem. Tie attiecas uz materiāla izstiepšanos, kas sasalst, kad tas atdziest. Kad struktūra vēlāk tiek uzkarsēta, tās maina formu. 4D drukas izpētes joma paver daudzsološas iespējas dažādās nozarēs, tostarp medicīnas tehnoloģijās un kosmosā. Kā TU Braunšveiga ziņo, DFG paspārnē projektā tiek pētīta dažādu parametru ietekme uz termoplastisko polimēru formas maiņu.

Struktūras, kas izveidotas ar formas atmiņu, var mainīties ārēju stimulu, piemēram, temperatūras, elektrisko lauku vai gaismas, ietekmē, kas ļauj izmantot daudzas mūsdienu tehnoloģijas. Termoplastiskie materiāli, kas karsējot kļūst mīksti un kaļami, piedāvā priekšrocības, jo tie atkal sacietē bez ķīmiskām strukturālām izmaiņām, tiklīdz tie tiek atdzesēti. Lai nodrošinātu uzticamu formas atmiņas uzvedību, zinātnieki pakļāva materiālu termomehāniskām pārbaudēm.

Pētniecības sasniegumi un pielietojumi

Pētījumā ETH Cīrihe pētīja, kā var ražot 4D drukātas struktūras ar formas atmiņu. Šī pētījuma nosaukums ir “Lielas formas pārveidojošas 4D auksētiskās struktūras”, un tajā analizētas programmējamas struktūras, kas izplešas un saraujas, pakļaujoties siltumam. Skaļi 3D druka Pētnieki izmanto termoviskoelastīgos metamateriālus, kas veido sarežģītas ģeometriskas formas. Atsevišķas konstrukciju platības var paplašināties līdz pat 200%. Tas liecina par lielāku kaļamību salīdzinājumā ar iepriekšējiem pētījumiem un izceļ tehnoloģijas potenciālu biomedicīnā, celtniecībā un kosmosā.

Izcila 4D drukas īpašība ir iespēja kontrolēt izveidoto konstrukciju konfigurāciju bez manuālām izmaiņām. Tas paver jaunas pielietojuma perspektīvas, īpaši pielietojuma jomās, kur elektromehāniskie palaišanas līdzekļi nav praktiski. Programmējamās struktūras arī prasa mazāk vietas un atbalsta struktūras, vēl vairāk palielinot drukas procesa efektivitāti.

Materiālu izstrāde un automatizācija

Papildus inovatīviem materiāliem 4D drukāšanā QLS tehnoloģija no NXT rūpnīca augstas temperatūras izturīgu materiālu, piemēram, poliamīda 613, apstrāde. Šī tehnoloģija, kas tika īpaši izstrādāta pilnībā automātiskai un bez uzraudzības piedevu ražošanai, ir vēl viens sasniegums, kas atvieglo pāreju no prototipiem uz mazo un vidējo sērijveida ražošanu. QLS 350 platforma izmanto patentētu lāzera gaismas avotu un ir izstrādāta, lai ievērojami palielinātu ražošanas jaudu.

Evonik un NXT Factory sadarbības mērķis ir vēl vairāk optimizēt piedevu ražošanas efektivitāti, apvienojot inovatīvus materiālus un jaunas tehnoloģijas. Evonik ir kļuvis par līderi poliamīda 12 pulveru ražošanā piedevu ražošanas tehnoloģijām un plāno 2020. gada pirmajā ceturksnī ieviest augstas temperatūras izturīgu polimēru pulveri PA 613.

Rezumējot, 4D drukāšanas attīstība un materiālu tehnoloģiju attīstība sola plašu pielietojumu klāstu. No medicīnas tehnoloģijām līdz kosmosa ceļojumiem tie paver jaunas perspektīvas, kas varētu paplašināt iepriekšējo ražošanas tehnoloģiju robežas. Pašreizējie pētniecības projekti un materiālu inovācijas ir tikai sākums jaunai piedevu ražošanas ērai.