A 3D nyomtatás vízzel… hússzor tartósabbá teszi a fémet

Svájci tudósok kifejlesztettek egy új 3D nyomtatási technikát, amely vízgélt használ fém és kerámia anyagok „növesztésére”, így a termékek hússzor tartósabbak, mint a régi módszerrel.

Nincs szükség műanyagra vagy fémporra, svájci tudósok "növesztettek" fémet vízgélből - egy előrelépés, amely megváltoztathatja az egész 3D nyomtatási ipart - Fotó: EPEL

A Lausanne-i Szövetségi Politechnikai Iskola (EPFL, Svájc) tudósai áttörést jelentettek be a 3D nyomtatási technológiában: a hagyományos fémnyomtatás helyett kifejlesztettek egy módszert a hidrogelből – egy közönséges vízgélből – történő „növesztésére”, amellyel nagy sűrűségű és mechanikai szilárdságú fém- és kerámiaszerkezeteket hozhatnak létre, amelyek hússzor nagyobbak, mint a korábbi technikák.

A kutatócsoport szerint a 3D fotopolimerizációs módszer jelenleg csak fényérzékeny műanyagokkal működik, ami korlátozza az alkalmazási lehetőségeit. A 3D nyomtatott műanyagok fémekké vagy kerámiákká alakítására tett korábbi kísérletek porozitási és zsugorodási problémákba ütköztek, ami deformált és kevésbé tartós termékeket eredményezett.

A Daryl Yee, az Anyagkémiai és Gyártási Laboratórium (EPFL) vezetője vezette csapat új módszert talált: ahelyett, hogy előre összekeverték volna a fémvegyületet a műanyaggal, hidrogel segítségével 3D-nyomtattak egy sablont, majd ismételten fémsók oldatába áztatták. A folyamat során a fémionok nanorészecskékké alakultak, amelyek egyenletesen oszlottak el a gélben.

5-10 ilyen ciklus után a hidrogel vázat melegítéssel eltávolítják, így egy szilárd fém vagy kerámia tárgy marad vissza, amely megőrzi az eredeti nyomat alakját. Mivel a fémsókat csak a nyomtatás után adják hozzá, ugyanazzal a hidrogel vázzal sokféle anyag hozható létre: vastól, ezüsttől, réztől kezdve kerámiákig vagy kompozitokig.

„Munkánk nemcsak kiváló minőségű fémek és kerámiák előállítását teszi lehetővé egy egyszerű, alacsony költségű 3D nyomtatási eljárással, hanem egy új gondolkodásmódot is megnyit: az anyagok kiválasztása a 3D nyomtatás után, nem pedig előtte” – mondta Mr. Yee.

A tanulmányban a csapat vas, ezüst és réz felhasználásával komplex geometriai szerkezeteket, úgynevezett giroidokat állított elő. Az eredmények azt mutatták, hogy a minták 20-szor nagyobb nyomóerőt bírtak ki, mint a régebbi technikákkal készült anyagok, miközben mindössze körülbelül 20%-kal zsugorodtak (a korábbi 60-90%-hoz képest).

A kutatás nagyszerű alkalmazási lehetőségeket ígér a könnyű és erős, fejlett 3D-s szerkezetek gyártásában, amelyek érzékelők, biomedicinális eszközök vagy energiaátalakító és -tároló rendszerek gyártását szolgálják. Az ezzel a módszerrel előállított nagy felületű fémek hatékony katalizátorként vagy hűtőbordaként is használhatók az energetikai technológiában.

Az EPFL csapata közölte, hogy továbbra is finomítják a folyamatot, hogy alkalmassá tegyék az ipari termelésre, különösen az anyagsűrűség növelésén és a feldolgozási idő lerövidítésén. „Robotokat fejlesztünk a teljes folyamat automatizálására, ami jelentősen csökkenti a teljes gyártási időt” – árulta el Yee.

Vissza a témához

VNA

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