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

Saintis Switzerland telah membangunkan teknik pencetakan 3D baharu yang menggunakan gel air untuk 'menanam' bahan logam dan seramik, menghasilkan produk 20 kali lebih tahan lama daripada kaedah lama.

Tidak memerlukan serbuk plastik atau logam, saintis Switzerland "menanam" logam daripada gel air - satu langkah ke hadapan yang boleh mengubah keseluruhan industri percetakan 3D - Foto: EPEL

Para saintis di Sekolah Politeknik Persekutuan Lausanne (EPFL, Switzerland) baru sahaja mengumumkan satu kejayaan dalam teknologi percetakan 3D: bukannya mencetak logam dengan cara tradisional, mereka membangunkan kaedah "menanam" bahan daripada hidrogel - gel air biasa, untuk mencipta struktur logam dan seramik dengan ketumpatan tinggi dan kekuatan mekanikal 20 kali lebih tinggi daripada teknik sebelumnya.

Menurut pasukan itu, kaedah fotopolimerisasi pada masa ini hanya berfungsi dengan resin sensitif cahaya, mengehadkan penggunaannya. Beberapa percubaan sebelum ini untuk menukar resin cetakan 3D kepada logam atau seramik telah mengalami keliangan dan pengecutan, yang menjadikan produk cacat dan kurang tahan lama.

Pasukan yang diketuai oleh Daryl Yee, ketua Makmal Kimia dan Pembuatan Bahan (EPFL), menemui cara baharu: daripada mencampurkan sebatian logam ke dalam plastik, mereka mencetak templat 3D menggunakan hidrogel, kemudian merendamnya berulang kali dalam larutan garam logam. Semasa proses itu, ion logam telah ditukar kepada nanopartikel yang merebak secara sama rata ke seluruh gel.

Selepas 5-10 kitaran sedemikian, rangka kerja hidrogel dikeluarkan dengan memanaskan, meninggalkan logam pepejal atau objek seramik yang mengekalkan bentuk cetakan asal. Memandangkan garam logam hanya ditambah selepas dicetak, rangka kerja hidrogel yang sama boleh digunakan untuk mencipta pelbagai jenis bahan: daripada besi, perak, tembaga kepada seramik atau komposit.

“Kerja kami bukan sahaja membolehkan pengeluaran logam dan seramik berkualiti tinggi menggunakan proses pencetakan 3D yang mudah dan kos rendah, tetapi juga membuka cara pemikiran baharu: memilih bahan selepas cetakan 3D, bukan sebelum ini,” kata Encik Yee.

Dalam kajian itu, pasukan itu mencipta struktur geometri kompleks yang dipanggil gyroid daripada besi, perak dan tembaga untuk ujian. Keputusan menunjukkan bahawa spesimen boleh menahan 20 kali lebih mampatan daripada bahan yang dicipta menggunakan teknik sebelumnya, manakala mengecut hanya kira-kira 20% (berbanding 60-90% sebelum ini).

Penyelidikan itu menjanjikan aplikasi yang hebat dalam fabrikasi struktur 3D termaju yang ringan dan kukuh, menyediakan pengeluaran penderia, peranti bioperubatan, atau penukaran tenaga dan sistem storan. Logam dengan luas permukaan yang besar yang dicipta oleh kaedah ini juga boleh digunakan sebagai pemangkin berkesan atau sink haba dalam teknologi tenaga.

Pasukan EPFL berkata ia terus memperhalusi proses untuk menjadikannya sesuai untuk pengeluaran perindustrian, khususnya meningkatkan ketumpatan bahan dan memendekkan masa pemprosesan. "Kami sedang membangunkan robot untuk mengautomasikan keseluruhan proses, yang akan mengurangkan jumlah masa fabrikasi dengan ketara," dedah Yee.

Kembali ke topik

VNA

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