Rewolucyjna technologia druku 4D: kształty, które same się zmieniają!

Rewolucyjna technologia druku 4D: kształty, które same się zmieniają!

Produkcja przyrostowa poczyniła w ostatnich latach znaczny postęp, szczególnie w obszarze druku 4D. Dotyczy to wytwarzania aktywnych struktur z pamięcią kształtu, którymi można sterować za pomocą określonych parametrów procesu. Odnoszą się one do rozciągania materiału, który zamarza podczas ochładzania. Kiedy konstrukcja jest później podgrzewana, zmieniają kształt. Obszar badawczy druku 4D otwiera obiecujące możliwości w różnych gałęziach przemysłu, w tym w technologii medycznej i przemyśle lotniczym. Jak TU Braunschweig Jak donosi projekt pod auspicjami DFG bada wpływ różnych parametrów na zmianę kształtu polimerów termoplastycznych.

Struktury utworzone za pomocą pamięci kształtu mogą zmieniać się pod wpływem bodźców zewnętrznych, takich jak temperatura, pola elektryczne czy światło, co umożliwia liczne zastosowania w nowoczesnej technologii. Materiały termoplastyczne, które po podgrzaniu stają się miękkie i plastyczne, mają zalety, ponieważ po ochłodzeniu ponownie twardnieją bez żadnych chemicznych zmian strukturalnych. Aby zapewnić niezawodne zachowanie pamięci kształtu, naukowcy poddali materiał testom termomechanicznym.

Postępy badawcze i zastosowania

W badaniu ETH Zurich sprawdzało, w jaki sposób można wytwarzać drukowane w 4D struktury z pamięcią kształtu. Badanie to nosi tytuł „Struktury auksetyczne 4D przekształcające duże kształty” i analizuje programowalne struktury, które rozszerzają się i kurczą pod wpływem ciepła. Głośny Druk 3D Naukowcy wykorzystują metamateriały termolepkosprężyste, które tworzą złożone kształty geometryczne. Niektóre obszary konstrukcji mogą powiększyć się nawet o 200%. Pokazuje to większą plastyczność w porównaniu z poprzednimi badaniami i podkreśla potencjał tej technologii w biomedycynie, budownictwie i lotnictwie.

Wyjątkową cechą druku 4D jest możliwość kontrolowania konfiguracji tworzonych konstrukcji bez konieczności wprowadzania ręcznych zmian. Otwiera to nowe perspektywy zastosowań, szczególnie w obszarach zastosowań, w których wyzwalacze elektromechaniczne są niepraktyczne. Programowalne konstrukcje wymagają również mniej miejsca i konstrukcji wsporczych, co dodatkowo zwiększa efektywność procesu drukowania.

Rozwój materiałów i automatyzacja

Oprócz innowacyjnych materiałów w druku 4D, technologia QLS z Fabryka NXT przetwarzanie materiałów odpornych na wysoką temperaturę, takich jak poliamid 613. Technologia ta, opracowana specjalnie do w pełni automatycznego i bez nadzoru wytwarzania przyrostowego, stanowi kolejny postęp, który ułatwia przejście od prototypów do produkcji w małych i średnich seriach. Platforma QLS 350 wykorzystuje opatentowane laserowe źródło światła i została zaprojektowana tak, aby znacząco zwiększyć możliwości produkcyjne.

Współpraca pomiędzy Evonik i NXT Factory ma na celu dalszą optymalizację wydajności wytwarzania przyrostowego poprzez połączenie innowacyjnych materiałów i nowych technologii. Evonik stał się liderem w produkcji proszków poliamidu 12 do technologii przyrostowych i planuje wprowadzić w pierwszym kwartale 2020 roku proszek polimerowy PA 613 odporny na wysokie temperatury.

Podsumowując, rozwój druku 4D i postęp w technologii materiałowej zapewniają szeroki zakres zastosowań. Od technologii medycznej po podróże kosmiczne otwierają nowe perspektywy, które mogą poszerzyć granice poprzednich technologii produkcyjnych. Aktualne projekty badawcze i innowacje materiałowe to dopiero początek nowej ery wytwarzania przyrostowego.