Η τρισδιάστατη εκτύπωση με… νερό κάνει το μέταλλο 20 φορές πιο ανθεκτικό

Ελβετοί επιστήμονες ανέπτυξαν μια νέα τεχνική τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιεί ζελατίνη νερού για την «καλλιέργεια» μεταλλικών και κεραμικών υλικών, δημιουργώντας προϊόντα 20 φορές πιο ανθεκτικά από την παλιά μέθοδο.

Δεν χρειάζεται πλαστικό ή μεταλλική σκόνη, Ελβετοί επιστήμονες «καλλιεργούν» μέταλλο από υδατο-ζελέ - ένα βήμα μπροστά που θα μπορούσε να αλλάξει ολόκληρη τη βιομηχανία τρισδιάστατης εκτύπωσης - Φωτογραφία: EPEL

Επιστήμονες στην Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάνης (EPFL, Ελβετία) μόλις ανακοίνωσαν μια σημαντική ανακάλυψη στην τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης: αντί να εκτυπώνουν μέταλλο με τον παραδοσιακό τρόπο, ανέπτυξαν μια μέθοδο «καλλιέργειας» υλικών από υδρογέλη - ένα κοινό τζελ νερού, για να δημιουργήσουν μεταλλικές και κεραμικές δομές με υψηλή πυκνότητα και μηχανική αντοχή 20 φορές υψηλότερη από τις προηγούμενες τεχνικές.

Σύμφωνα με την ομάδα, η μέθοδος φωτοπολυμερισμού λειτουργεί προς το παρόν μόνο με φωτοευαίσθητες ρητίνες, περιορίζοντας τις εφαρμογές της. Ορισμένες προηγούμενες προσπάθειες μετατροπής ρητινών τρισδιάστατης εκτύπωσης σε μέταλλα ή κεραμικά υπέφεραν από πορώδες και συρρίκνωση, γεγονός που καθιστά τα προϊόντα παραμορφωμένα και λιγότερο ανθεκτικά.

Η ομάδα με επικεφαλής τον Daryl Yee, επικεφαλής του Εργαστηρίου Χημείας και Κατασκευής Υλικών (EPFL), βρήκε έναν νέο τρόπο: αντί να προαναμείξουν την μεταλλική ένωση στο πλαστικό, εκτύπωσαν τρισδιάστατα ένα πρότυπο χρησιμοποιώντας υδρογέλη και στη συνέχεια το εμβάπτισαν επανειλημμένα σε ένα διάλυμα μεταλλικών αλάτων. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα μεταλλικά ιόντα μετατράπηκαν σε νανοσωματίδια που απλώθηκαν ομοιόμορφα σε όλο το τζελ.

Μετά από 5-10 τέτοιους κύκλους, το πλαίσιο υδρογέλης αφαιρείται με θέρμανση, αφήνοντας πίσω του ένα συμπαγές μεταλλικό ή κεραμικό αντικείμενο που διατηρεί το σχήμα της αρχικής εκτύπωσης. Δεδομένου ότι τα μεταλλικά άλατα προστίθενται μόνο μετά την εκτύπωση, το ίδιο πλαίσιο υδρογέλης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μιας ευρείας ποικιλίας υλικών: από σίδηρο, ασήμι, χαλκό έως κεραμικά ή σύνθετα υλικά.

«Η δουλειά μας όχι μόνο επιτρέπει την παραγωγή μετάλλων και κεραμικών υψηλής ποιότητας χρησιμοποιώντας μια απλή, οικονομική διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης, αλλά ανοίγει επίσης έναν νέο τρόπο σκέψης: την επιλογή υλικών μετά την τρισδιάστατη εκτύπωση, όχι πριν», δήλωσε ο κ. Yee.

Στη μελέτη, η ομάδα κατασκεύασε για δοκιμές σύνθετες γεωμετρικές δομές που ονομάζονται γυροειδή από σίδηρο, ασήμι και χαλκό. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα δείγματα μπορούσαν να αντέξουν 20 φορές μεγαλύτερη συμπίεση από τα υλικά που δημιουργήθηκαν με προηγούμενες τεχνικές, ενώ συρρικνώθηκαν μόνο κατά περίπου 20% (σε σύγκριση με 60-90% προηγουμένως).

Η έρευνα υπόσχεται εξαιρετικές εφαρμογές στην κατασκευή προηγμένων τρισδιάστατων δομών που είναι ταυτόχρονα ελαφριές και ανθεκτικές, οι οποίες εξυπηρετούν την παραγωγή αισθητήρων, βιοϊατρικών συσκευών ή συστημάτων μετατροπής και αποθήκευσης ενέργειας. Μέταλλα με μεγάλες επιφάνειες που δημιουργούνται με αυτή τη μέθοδο μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως αποτελεσματικοί καταλύτες ή ψύκτες στην ενεργειακή τεχνολογία.

Η ομάδα του EPFL δήλωσε ότι συνεχίζει να βελτιώνει τη διαδικασία ώστε να είναι κατάλληλη για βιομηχανική παραγωγή, ιδίως αυξάνοντας την πυκνότητα του υλικού και μειώνοντας τον χρόνο επεξεργασίας. «Αναπτύσσουμε ρομπότ για να αυτοματοποιήσουμε ολόκληρη τη διαδικασία, κάτι που θα μειώσει σημαντικά τον συνολικό χρόνο κατασκευής», αποκάλυψε ο Yee.

Επιστροφή στο θέμα

ΒΝΑ

Πηγή: https://tuoitre.vn/in-3d-bang-nuoc-giup-kim-loai-ben-gap-20-lan-20251019154932113.htm