Revolusjonerende 4D-utskriftsteknologi: former som forandrer seg selv!

Revolusjonerende 4D-utskriftsteknologi: former som forandrer seg selv!

Additiv produksjon har gjort betydelige fremskritt de siste årene, spesielt innen 4D-utskrift. Dette refererer til produksjon av aktive strukturer med formminne, som kan styres av spesifikke prosessparametere. Disse refererer til en strekking av materialet, som fryses når det avkjøles. Når strukturen senere varmes opp, endrer de form. Forskningsområdet 4D-printing åpner for lovende muligheter i ulike bransjer, inkludert medisinsk teknologi og romfart. Hvordan TU Braunschweig rapporter, et prosjekt i regi av DFG undersøker påvirkningen av ulike parametere på formendringen til termoplastiske polymerer.

Strukturene skapt med formminne kan endres under påvirkning av ytre stimuli som temperatur, elektriske felt eller lys, noe som muliggjør en rekke bruksområder innen moderne teknologi. Termoplastiske materialer som blir myke og formbare ved oppvarming gir fordeler fordi de herder igjen uten noen kjemiske strukturelle endringer så snart de er avkjølt. For å sikre pålitelig oppførsel av formminne, utsatte forskerne materialet for termomekaniske tester.

Forskning fremskritt og applikasjoner

I en studie undersøkte ETH Zürich hvordan 4D-printede strukturer med formminne kan produseres. Denne studien har tittelen "Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures" og analyserer programmerbare strukturer som utvider seg og trekker seg sammen når de utsettes for varme. Høyt 3D-utskrift Forskerne bruker teromviskoelastiske metamaterialer som danner komplekse geometriske former. Enkelte områder av strukturene kan utvides med opptil 200 %. Dette viser økt formbarhet sammenlignet med tidligere studier og fremhever teknologiens potensial for biomedisin, konstruksjon og romfart.

En enestående funksjon ved 4D-utskrift er muligheten til å kontrollere konfigurasjonen av de opprettede strukturene uten manuelle endringer. Dette åpner for nye bruksperspektiver, spesielt for bruksområder hvor elektromekaniske triggere ikke er praktiske. De programmerbare strukturene krever også mindre plass og støttestrukturer, noe som øker effektiviteten til utskriftsprosessen ytterligere.

Materialutvikling og automatisering

I tillegg til de innovative materialene innen 4D-printing, QLS-teknologien fra NXT fabrikk bearbeiding av høytemperaturbestandige materialer som polyamid 613. Denne teknologien, som er spesielt utviklet for helautomatisk og uovervåket additiv produksjon, representerer et ytterligere fremskritt som letter overgangen fra prototyper til små og mellomstore serieproduksjoner. QLS 350-plattformen bruker en patentert laserlyskilde og er designet for å øke produksjonskapasiteten betydelig.

Samarbeidet mellom Evonik og NXT Factory har som mål å optimalisere effektiviteten til additiv produksjon ytterligere ved å kombinere innovative materialer og nye teknologier. Evonik har blitt ledende innen produksjon av polyamid 12-pulver for additiv produksjonsteknologi og planlegger å introdusere det høytemperaturbestandige polymerpulveret PA 613 i første kvartal 2020.

Oppsummert lover utviklingen innen 4D-utskrift og fremskritt innen materialteknologi et bredt spekter av bruksområder. Fra medisinsk teknologi til romfart åpner de nye perspektiver som kan utvide grensene for tidligere produksjonsteknologier. De nåværende forskningsprosjektene og materialinnovasjonene er bare begynnelsen på en ny æra av additiv produksjon.