Revolucionarna tehnologija 4D tiskanja: oblike, ki se spreminjajo same!

Revolucionarna tehnologija 4D tiskanja: oblike, ki se spreminjajo same!

Aditivna proizvodnja je v zadnjih letih močno napredovala, zlasti na področju 4D tiskanja. To se nanaša na proizvodnjo aktivnih struktur s spominom oblike, ki jih je mogoče nadzorovati s posebnimi procesnimi parametri. Ti se nanašajo na raztezanje materiala, ki je zamrznjen, ko se ohladi. Ko se struktura kasneje segreje, spremenijo obliko. Raziskovalno področje 4D tiskanja odpira obetavne priložnosti v različnih panogah, vključno z medicinsko tehnologijo in vesoljstvom. kako TU Braunschweig poroča projekt pod okriljem DFG raziskuje vpliv različnih parametrov na spremembo oblike termoplastičnih polimerov.

Strukture, ustvarjene s spominom oblike, se lahko spreminjajo pod vplivom zunanjih dražljajev, kot so temperatura, električna polja ali svetloba, kar omogoča številne aplikacije v sodobni tehnologiji. Termoplastični materiali, ki ob segrevanju postanejo mehki in voljni, nudijo prednosti, saj se ponovno strdijo brez kakršnih koli kemičnih strukturnih sprememb, takoj ko se ohladijo. Za zagotovitev zanesljivega spomina oblike so znanstveniki material podvrgli termomehanskim testom.

Raziskovalni napredek in aplikacije

ETH Zurich je v študiji raziskoval, kako je mogoče izdelati 4D natisnjene strukture s spominom oblike. Ta študija ima naslov »4D avksetične strukture, ki spreminjajo velike oblike« in analizira programabilne strukture, ki se širijo in krčijo, ko so izpostavljene toploti. Glasno 3D tiskanje Raziskovalci uporabljajo termoviskoelastične metamateriale, ki tvorijo kompleksne geometrijske oblike. Določena področja strukture se lahko razširijo do 200 %. To kaže povečano prilagodljivost v primerjavi s prejšnjimi študijami in poudarja potencial tehnologije za biomedicino, gradbeništvo in vesoljsko industrijo.

Izjemna značilnost 4D tiskanja je možnost nadzora nad konfiguracijo ustvarjenih struktur brez ročnih sprememb. To odpira nove perspektive uporabe, zlasti za področja uporabe, kjer elektromehanski sprožilci niso praktični. Programabilne strukture prav tako zahtevajo manj prostora in podpornih struktur, kar dodatno poveča učinkovitost postopka tiskanja.

Razvoj materialov in avtomatizacija

Poleg inovativnih materialov v 4D tisku, QLS tehnologija iz Tovarna NXT obdelavo visokotemperaturno obstojnih materialov, kot je poliamid 613. Ta tehnologija, ki je bila posebej razvita za popolnoma avtomatsko in nenadzorovano aditivno proizvodnjo, predstavlja nadaljnji napredek, ki olajša prehod od prototipov k majhni in srednje veliki serijski proizvodnji. Platforma QLS 350 uporablja patentiran vir laserske svetlobe in je zasnovana tako, da znatno poveča proizvodno zmogljivost.

Namen sodelovanja med Evonikom in NXT Factory je nadaljnja optimizacija učinkovitosti aditivne proizvodnje s kombiniranjem inovativnih materialov in novih tehnologij. Evonik je postal vodilni v proizvodnji praškov poliamida 12 za tehnologije aditivne proizvodnje in v prvem četrtletju 2020 načrtuje uvedbo polimernega prahu PA 613, odpornega na visoke temperature.

Če povzamemo, razvoj 4D-tiskanja in napredek v tehnologiji materialov obljubljata široko paleto aplikacij. Od medicinske tehnologije do vesoljskih potovanj odpirajo nove perspektive, ki bi lahko razširile meje prejšnjih proizvodnih tehnologij. Trenutni raziskovalni projekti in inovacije materialov so le začetek nove dobe aditivne proizvodnje.