Revolučná technológia 4D tlače: tvary, ktoré sa samy menia!

Revolučná technológia 4D tlače: tvary, ktoré sa samy menia!

Aditívna výroba zaznamenala v posledných rokoch výrazný pokrok, najmä v oblasti 4D tlače. Ide o výrobu aktívnych štruktúr s tvarovou pamäťou, ktoré je možné riadiť špecifickými parametrami procesu. Ide o napínanie materiálu, ktorý po ochladení zamrzne. Keď sa konštrukcia neskôr zahreje, zmenia tvar. Výskumná oblasť 4D tlače otvára sľubné príležitosti v rôznych priemyselných odvetviach vrátane medicínskych technológií a letectva. Ako TU Braunschweig správy, projekt pod záštitou DFG skúma vplyv rôznych parametrov na zmenu tvaru termoplastických polymérov.

Štruktúry vytvorené s tvarovou pamäťou sa môžu meniť pod vplyvom vonkajších podnetov, ako je teplota, elektrické polia alebo svetlo, čo umožňuje početné aplikácie v modernej technológii. Termoplastické materiály, ktoré po zahriatí zmäknú a poddajné, ponúkajú výhody, pretože po ochladení opäť vytvrdnú bez akýchkoľvek chemických štruktúrnych zmien. Na zabezpečenie spoľahlivého správania sa tvarovej pamäte vedci podrobili materiál termomechanickým testom.

Pokroky vo výskume a aplikácie

V štúdii ETH Zurich skúmal, ako možno vyrábať 4D tlačené štruktúry s tvarovou pamäťou. Táto štúdia má názov „Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures“ a analyzuje programovateľné štruktúry, ktoré sa pri vystavení teplu rozťahujú a zmršťujú. nahlas 3D tlač Výskumníci používajú termoviskoelastické metamateriály, ktoré tvoria zložité geometrické tvary. Niektoré oblasti štruktúr sa môžu rozšíriť až o 200 %. To ukazuje zvýšenú tvárnosť v porovnaní s predchádzajúcimi štúdiami a zdôrazňuje potenciál technológie pre biomedicínu, stavebníctvo a letectvo.

Vynikajúcou vlastnosťou 4D tlače je možnosť kontroly konfigurácie vytvorených štruktúr bez manuálnych zmien. To otvára nové možnosti použitia, najmä pre oblasti použitia, kde elektromechanické spúšťače nie sú praktické. Programovateľné štruktúry tiež vyžadujú menej miesta a podporných štruktúr, čo ďalej zvyšuje efektivitu procesu tlače.

Vývoj materiálov a automatizácia

Okrem inovatívnych materiálov v 4D tlači, technológia QLS od Továreň NXT spracovanie materiálov odolných voči vysokým teplotám, ako je polyamid 613. Táto technológia, ktorá bola špeciálne vyvinutá pre plne automatickú a nekontrolovanú aditívnu výrobu, predstavuje ďalší pokrok, ktorý uľahčuje prechod od prototypov k malosériovej a stredne veľkej sériovej výrobe. Platforma QLS 350 využíva patentovaný zdroj laserového svetla a je navrhnutá tak, aby výrazne zvýšila výrobnú kapacitu.

Spolupráca medzi Evonik a NXT Factory má za cieľ ďalej optimalizovať efektivitu aditívnej výroby kombináciou inovatívnych materiálov a nových technológií. Evonik sa stal lídrom vo výrobe práškového polyamidu 12 pre technológie aditívnej výroby a v prvom štvrťroku 2020 plánuje uviesť na trh polymérny prášok odolný voči vysokým teplotám PA 613.

Stručne povedané, vývoj v oblasti 4D tlače a pokroky v technológii materiálov sľubujú širokú škálu aplikácií. Od medicínskych technológií až po vesmírne lety otvárajú nové perspektívy, ktoré by mohli rozšíriť hranice doterajších výrobných technológií. Súčasné výskumné projekty a materiálové inovácie sú len začiatkom novej éry aditívnej výroby.