3D-printerist Keerulised Ja Väga Poorse Klaasiga Objektid

2023 Autor: Hannah Pearcy | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-11-26 11:41

3D-prinditud klaasiobjektid pole ikka veel suuremad kui mängukuup. Suuri klaasist esemeid, näiteks pudeleid, klaase või aknaklaase, ei saa sel viisil luua. See polnud ka ETH Zürichi teadlaste eesmärk selle töö jaoks. ETH professori André Studarti keerukate materjalide töörühma teadlased David Moore, Lorenzo Barbera ja Kunal Masania tahtsid tõestada teostatavuse tõestust selle kohta, et 3D-printimisprotsessi saaks kasutada keeruka geomeetriaga klaasobjektide tootmiseks.

Stereolitograafia kui alus

Nende uue protsessi aluseks on stereolitograafia, mis on üks esimesi 3D-printimise tehnikaid 1980ndatest. ETH-i teadlased töötasid selle jaoks välja spetsiaalse vaigu. Vaik koosneb vedeliku plastist ja silikooni. Nad teatavad sellest ajakirja "Loodusmaterjalid" viimases numbris.

Pikk tee trükitud klaasini

Klaasist objektide tootmine 3D-printimisprotsessi abil ei ole lihtne. Vaid vähesed teadusrühmad kogu maailmas on proovinud klaasi toota lisaainete abil. Vahendatud küsimuste rühm, MIT-i masinaehituse osakond ja MIT-i klaaslabor on ühiselt välja töötanud ahju, milles FDM-protsessist sarnane ekstruuder sulatab kuumutatud klaasi ühes kihis. Selle puuduseks on see, et vaja on väga kõrgeid temperatuure ja kuumuskindlaid seadmeid. Teised kasutasid pulbrilisi keraamilisi osakesi, mida saab toatemperatuuril trükkida ja hiljem klaasiks paagutada. Sellest tehtud esemete keerukus on aga seni olnud üsna madal.

Klaasist ese kasvab koos valgusega

Vaigu saab töödelda kaubanduslikult saadava stereolitograafiaseadmega. Vaigule kiirgatakse ultraviolettvalgust. Vaik kõvastub seal, kus valgus lööb. See juhtub seetõttu, et kaks vaigukomponenti eralduvad paljastunud aladel täielikult: plastmonomeerid moodustavad labürinditaolise polümeerstruktuuri, siloksaani molekulid täidavad labürindi lünki.

Objekti saab üles ehitada kihi kaupa. Teadlased saavad muuta iga kihi jaoks erinevaid parameetreid, näiteks pooride suurust: nõrk valguse intensiivsus loob suured poorid. Kui kiirgus on tugev, tekivad väikesed poorid. "Avastasime selle juhuslikult, kuid saame seda kasutada objektide pooride suuruse konkreetseks muutmiseks," ütleb ETH-i uurija Kunal Masania.

Seminari nipp

Seminar 3D-printimine otseses digitaalses tootmises tutvustab 3D-printimise tehnoloogiat, sobivust ja nõudeid ning annab osalejatele ülevaate arengutest, võimalustest ja piiridest.

Muutke kihtide mikrostruktuuri

Teadlased saavad muuta ka objekti mikrostruktuuri kihtide kaupa. Samuti lisavad vaigule boraati või fosfaati. See võimaldab valmistada esemeid, mis koosnevad erinevat tüüpi klaasist.

Seejärel peavad teadlased sel viisil valmistatud tooriku põletama kahel erineval temperatuuril: polümeerstruktuuri põletamiseks temperatuuril 600 ° C ja seejärel umbes 1000 ° C juures, et esemed klaasiks kokku suruda. Põlemisel kahanevad need märkimisväärselt, kuid muutuvad läbipaistvaks ja kõvaks nagu aknaklaas.

Uus tehnoloogia pole siiski trikk. Teadlased taotlesid patenti ja peavad praegu läbirääkimisi Šveitsi klaasitarvete edasimüüjaga, kes soovib oma ettevõttes seda tehnoloogiat kasutada.

uuring

3D-printimine - kus seisab Saksamaa tööstus?

Uuring