Pencetakan 3D dengan… air membuat logam 20 kali lebih tahan lama

In 3D - Ảnh 1. — Tak perlu plastik atau bubuk logam, ilmuwan Swiss "menumbuhkan" logam dari gel air - sebuah langkah maju yang dapat mengubah seluruh industri pencetakan 3D - Foto: EPEL

Para ilmuwan di Sekolah Politeknik Federal Lausanne (EPFL, Swiss) baru saja mengumumkan terobosan dalam teknologi pencetakan 3D: alih-alih mencetak logam dengan cara tradisional, mereka mengembangkan metode "menumbuhkan" material dari hidrogel - gel air biasa, untuk menciptakan struktur logam dan keramik dengan kepadatan tinggi dan kekuatan mekanis 20 kali lebih tinggi daripada teknik sebelumnya.

Menurut tim, metode fotopolimerisasi saat ini hanya dapat digunakan pada resin yang peka cahaya, sehingga membatasi penerapannya. Beberapa upaya sebelumnya untuk mengubah resin cetak 3D menjadi logam atau keramik mengalami masalah porositas dan penyusutan, yang membuat produk berubah bentuk dan kurang tahan lama.

Tim yang dipimpin oleh Daryl Yee, kepala Laboratorium Kimia dan Manufaktur Material (EPFL), menemukan cara baru: alih-alih mencampur senyawa logam ke dalam plastik terlebih dahulu, mereka mencetak cetakan 3D menggunakan hidrogel, lalu merendamnya berulang kali dalam larutan garam logam. Selama proses tersebut, ion logam diubah menjadi nanopartikel yang tersebar merata di seluruh gel.

Setelah 5-10 siklus tersebut, kerangka hidrogel dihilangkan dengan pemanasan, meninggalkan benda logam atau keramik padat yang mempertahankan bentuk cetakan aslinya. Karena garam logam baru ditambahkan setelah pencetakan, kerangka hidrogel yang sama dapat digunakan untuk membuat berbagai macam material: mulai dari besi, perak, tembaga hingga keramik atau komposit.

“Pekerjaan kami tidak hanya memungkinkan produksi logam dan keramik berkualitas tinggi menggunakan proses pencetakan 3D yang sederhana dan berbiaya rendah, tetapi juga membuka cara berpikir baru: memilih material setelah pencetakan 3D, bukan sebelumnya,” ujar Bapak Yee.

Dalam studi ini, tim peneliti membuat struktur geometris kompleks yang disebut giroid dari besi, perak, dan tembaga untuk pengujian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa spesimen tersebut dapat menahan kompresi 20 kali lebih kuat daripada material yang dibuat menggunakan teknik sebelumnya, dengan penyusutan hanya sekitar 20% (dibandingkan dengan penyusutan sebelumnya yang mencapai 60-90%).

Penelitian ini menjanjikan aplikasi yang sangat baik dalam fabrikasi struktur 3D canggih yang ringan dan kuat, yang dapat digunakan untuk produksi sensor, perangkat biomedis, atau sistem konversi dan penyimpanan energi. Logam dengan luas permukaan besar yang dihasilkan melalui metode ini juga dapat digunakan sebagai katalis atau penyerap panas yang efektif dalam teknologi energi.

Tim EPFL mengatakan pihaknya terus menyempurnakan proses tersebut agar sesuai untuk produksi industri, khususnya dengan meningkatkan kepadatan material dan mempersingkat waktu pemrosesan. "Kami sedang mengembangkan robot untuk mengotomatiskan seluruh proses, yang akan secara signifikan mengurangi total waktu fabrikasi," ungkap Yee.

Kembali ke topik

VNA

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