چاپ سه‌بعدی با آب، فلز را 20 برابر بادوام‌تر می‌کند

دانشمندان سوئیسی یک تکنیک چاپ سه‌بعدی جدید توسعه داده‌اند که از ژل آب برای «رشد» مواد فلزی و سرامیکی استفاده می‌کند و محصولاتی تولید می‌کند که ۲۰ برابر بادوام‌تر از روش قدیمی هستند.

دانشمندان سوئیسی بدون نیاز به پودر پلاستیک یا فلز، فلز را از ژل آب "رشد" می‌دهند - گامی رو به جلو که می‌تواند کل صنعت چاپ سه‌بعدی را تغییر دهد - عکس: EPEL

دانشمندان دانشکده پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL، سوئیس) به تازگی از دستیابی به موفقیتی در فناوری چاپ سه‌بعدی خبر داده‌اند: آنها به جای چاپ فلز به روش سنتی، روشی برای "رشد" مواد از هیدروژل - یک ژل آبی رایج - برای ایجاد سازه‌های فلزی و سرامیکی با چگالی بالا و استحکام مکانیکی 20 برابر بیشتر از تکنیک‌های قبلی ابداع کرده‌اند.

به گفته این تیم، روش فوتوپلیمریزاسیون در حال حاضر فقط با رزین‌های حساس به نور کار می‌کند و همین امر کاربردهای آن را محدود می‌کند. برخی از تلاش‌های قبلی برای تبدیل رزین‌های چاپ سه‌بعدی به فلزات یا سرامیک، از تخلخل و انقباض رنج می‌بردند که باعث تغییر شکل و کاهش دوام محصولات می‌شود.

این تیم به رهبری داریل یی، رئیس آزمایشگاه شیمی و ساخت مواد (EPFL)، روش جدیدی پیدا کرد: به جای مخلوط کردن اولیه ترکیب فلزی با پلاستیک، آنها با استفاده از هیدروژل، یک الگو را به صورت سه‌بعدی چاپ کردند و سپس آن را بارها در محلولی از نمک‌های فلزی خیساندند. در طی این فرآیند، یون‌های فلزی به نانوذراتی تبدیل شدند که به طور مساوی در سراسر ژل پخش شدند.

پس از ۵ تا ۱۰ چرخه، چارچوب هیدروژل با حرارت دادن حذف می‌شود و یک جسم فلزی یا سرامیکی جامد باقی می‌ماند که شکل چاپ اصلی را حفظ می‌کند. از آنجایی که نمک‌های فلزی فقط پس از چاپ اضافه می‌شوند، می‌توان از همان چارچوب هیدروژل برای ایجاد طیف گسترده‌ای از مواد استفاده کرد: از آهن، نقره، مس گرفته تا سرامیک یا کامپوزیت.

آقای یی گفت: «کار ما نه تنها تولید فلزات و سرامیک‌های با کیفیت بالا را با استفاده از یک فرآیند چاپ سه‌بعدی ساده و کم‌هزینه امکان‌پذیر می‌کند، بلکه شیوه جدیدی از تفکر را نیز ایجاد می‌کند: انتخاب مواد پس از چاپ سه‌بعدی، نه قبل از آن.»

در این مطالعه، تیم تحقیقاتی ساختارهای هندسی پیچیده‌ای به نام ژیروئیدها را از آهن، نقره و مس برای آزمایش ساختند. نتایج نشان داد که این نمونه‌ها می‌توانند 20 برابر بیشتر از مواد ساخته شده با استفاده از تکنیک‌های قبلی، فشار را تحمل کنند، در حالی که تنها حدود 20٪ (در مقایسه با 60 تا 90 درصد قبلی) کوچک می‌شوند.

این تحقیق نویدبخش کاربردهای بزرگی در ساخت سازه‌های سه‌بعدی پیشرفته است که هم سبک و هم محکم هستند و در تولید حسگرها، دستگاه‌های زیست‌پزشکی یا سیستم‌های تبدیل و ذخیره‌سازی انرژی به کار می‌روند. فلزاتی که با این روش ایجاد می‌شوند و مساحت سطح زیادی دارند، می‌توانند به عنوان کاتالیزورهای مؤثر یا جاذب‌های گرما در فناوری انرژی نیز مورد استفاده قرار گیرند.

تیم EPFL اعلام کرد که همچنان در حال اصلاح این فرآیند است تا آن را برای تولید صنعتی مناسب کند، به ویژه افزایش چگالی مواد و کاهش زمان پردازش. یی فاش کرد: «ما در حال توسعه ربات‌هایی برای خودکارسازی کل فرآیند هستیم که به طور قابل توجهی زمان کل ساخت را کاهش می‌دهد.»

بازگشت به موضوع

وی ان ای

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