Revolutionerande 4D-utskriftsteknik: former som förändrar sig själva!

Revolutionerande 4D-utskriftsteknik: former som förändrar sig själva!

Additiv tillverkning har gjort betydande framsteg de senaste åren, särskilt inom området 4D-utskrift. Detta avser produktionen av aktiva strukturer med formminne, som kan styras av specifika processparametrar. Dessa hänvisar till en sträckning av materialet, som fryses när det svalnar. När strukturen senare värms upp ändrar de form. Forskningsområdet 4D-utskrift öppnar lovande möjligheter inom olika branscher, inklusive medicinteknik och flyg. Hur TU Braunschweig rapporterar att ett projekt under DFG:s regi undersöker olika parametrars inverkan på formförändringen hos termoplastiska polymerer.

De strukturer som skapas med formminne kan förändras under påverkan av yttre stimuli som temperatur, elektriska fält eller ljus, vilket möjliggör många tillämpningar inom modern teknik. Termoplastiska material som blir mjuka och formbara vid upphettning erbjuder fördelar eftersom de hårdnar igen utan några kemiska strukturella förändringar så snart de kyls. För att säkerställa tillförlitligt formminnesbeteende, utsatte forskarna materialet för termomekaniska tester.

Forskningsframsteg och tillämpningar

I en studie undersökte ETH Zürich hur 4D-utskrivna strukturer med formminne kan produceras. Denna studie har titeln "Large Shape Transforming 4D Auxetic Structures" och analyserar programmerbara strukturer som expanderar och drar ihop sig när de utsätts för värme. Högt 3D-utskrift Forskarna använder teromviskoelastiska metamaterial som bildar komplexa geometriska former. Vissa delar av strukturerna kan expandera med upp till 200 %. Detta visar på ökad formbarhet jämfört med tidigare studier och belyser teknikens potential för biomedicin, konstruktion och flyg.

En enastående egenskap hos 4D-utskrift är möjligheten att kontrollera konfigurationen av de skapade strukturerna utan manuella ändringar. Detta öppnar för nya applikationsperspektiv, särskilt för applikationsområden där elektromekaniska triggers inte är praktiska. De programmerbara strukturerna kräver också mindre utrymme och stödstrukturer, vilket ytterligare ökar effektiviteten i utskriftsprocessen.

Materialutveckling och automation

Förutom de innovativa materialen inom 4D-utskrift, QLS-tekniken från NXT fabrik bearbetning av högtemperaturbeständiga material som polyamid 613. Denna teknologi, som är speciellt utvecklad för helautomatisk och oövervakad additiv tillverkning, representerar ytterligare ett framsteg som underlättar övergången från prototyper till små och medelstora serieproduktioner. QLS 350-plattformen använder en patenterad laserljuskälla och är designad för att avsevärt öka produktionskapaciteten.

Samarbetet mellan Evonik och NXT Factory syftar till att ytterligare optimera effektiviteten av additiv tillverkning genom att kombinera innovativa material och ny teknik. Evonik har blivit ledande inom produktionen av polyamid 12-pulver för additiv tillverkningsteknik och planerar att introducera det högtemperaturbeständiga polymerpulvret PA 613 under första kvartalet 2020.

Sammanfattningsvis lovar utvecklingen inom 4D-utskrift och framstegen inom materialteknologi ett brett spektrum av tillämpningar. Från medicinsk teknik till rymdresor öppnar de upp för nya perspektiv som kan utöka gränserna för tidigare tillverkningsteknologier. De aktuella forskningsprojekten och materialinnovationerna är bara början på en ny era av additiv tillverkning.