הדפסה תלת-ממדית עם... מים הופכת מתכת לעמידה פי 20

מדענים שוויצרים פיתחו טכניקת הדפסה תלת-ממדית חדשה המשתמשת בג'ל מים כדי "לגדל" חומרים מתכתיים וקרמיים, ויוצרת מוצרים עמידים פי 20 מהשיטה הישנה.

אין צורך באבקת פלסטיק או מתכת, מדענים שוויצרים "מגדלים" מתכת מג'ל מים - צעד קדימה שיכול לשנות את כל תעשיית ההדפסה התלת-ממדית - צילום: EPEL

מדענים בבית הספר הפוליטכני הפדרלי של לוזאן (EPFL, שוויץ) הכריזו זה עתה על פריצת דרך בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית: במקום להדפיס מתכת בדרך המסורתית, הם פיתחו שיטה של ​​"גידול" חומרים מהידרוג'ל - ג'ל מים נפוץ, כדי ליצור מבנים מתכתיים וקרמיים בעלי צפיפות גבוהה וחוזק מכני גבוהים פי 20 מטכניקות קודמות.

על פי הצוות, שיטת הפוטופולימריזציה עובדת כיום רק עם שרפים רגישים לאור, מה שמגביל את יישומיה. כמה ניסיונות קודמים להפוך שרפים מודפסים בתלת-ממד למתכות או קרמיקה סבלו מנקבוביות והתכווצות, מה שהופך את המוצרים לעיוותים ופחות עמידים.

הצוות בראשות דריל יי, ראש המעבדה לכימיה וייצור חומרים (EPFL), מצא דרך חדשה: במקום לערבב מראש את תרכובת המתכת לתוך הפלסטיק, הם הדפיסו תבנית בתלת-ממד באמצעות הידרוג'ל, ולאחר מכן השרות אותה שוב ושוב בתמיסה של מלחי מתכת. במהלך תהליך זה, יוני המתכת הומרו לננו-חלקיקים שהתפזרו באופן שווה ברחבי הג'ל.

לאחר 5-10 מחזורים כאלה, מסירים את מסגרת ההידרוג'ל באמצעות חימום, ומשאירים אחריה אובייקט מתכתי או קרמי מוצק ששומר על צורת ההדפס המקורי. מכיוון שמלחי המתכת מתווספים רק לאחר ההדפסה, ניתן להשתמש באותה מסגרת הידרוג'ל ליצירת מגוון רחב של חומרים: מברזל, כסף, נחושת ועד קרמיקה או חומרים מרוכבים.

"העבודה שלנו לא רק מאפשרת ייצור של מתכות וקרמיקה באיכות גבוהה באמצעות תהליך הדפסה תלת-ממדית פשוט ובעלות נמוכה, אלא גם פותחת דרך חשיבה חדשה: בחירת חומרים לאחר הדפסה תלת-ממדית, לא לפני כן", אמר מר יי.

במחקר, הצוות ייצר מבנים גיאומטריים מורכבים הנקראים גירויאידים מברזל, כסף ונחושת לצורך בדיקה. התוצאות הראו שהדגימות יכלו לעמוד בדחיסה גדולה פי 20 מחומרים שנוצרו בטכניקות קודמות, תוך התכווצות של כ-20% בלבד (בהשוואה ל-60-90% בעבר).

המחקר מבטיח יישומים נהדרים בייצור מבנים תלת-ממדיים מתקדמים, שהם גם קלים וגם חזקים, המשמשים לייצור חיישנים, מכשירים ביו-רפואיים או מערכות המרת ואחסון אנרגיה. מתכות בעלות שטח פנים גדול הנוצרות בשיטה זו יכולות לשמש גם כזרזים יעילים או כגופי חום בטכנולוגיית אנרגיה.

צוות EPFL אמר כי הוא ממשיך לשכלל את התהליך כדי שיהיה מתאים לייצור תעשייתי, ובפרט להגדלת צפיפות החומר וקיצור זמן העיבוד. "אנו מפתחים רובוטים לאוטומציה של התהליך כולו, מה שיפחית משמעותית את זמן הייצור הכולל", גילה יי.

חזרה לנושא

VNA

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