3D-printen met… water maakt metaal 20 keer duurzamer

In 3D - Ảnh 1. — Geen plastic of metaalpoeder nodig: Zwitserse wetenschappers 'kweken' metaal uit watergel - een stap voorwaarts die de hele 3D-printindustrie zou kunnen veranderen - Foto: EPEL

Wetenschappers van de Federale Polytechnische School van Lausanne (EPFL, Zwitserland) hebben zojuist een doorbraak in 3D-printtechnologie aangekondigd: in plaats van metaal op de traditionele manier te printen, hebben ze een methode ontwikkeld om materialen te 'groeien' uit hydrogel, een veelvoorkomende watergel, om metalen en keramische structuren te maken met een hoge dichtheid en een mechanische sterkte die 20 keer hoger is dan bij eerdere technieken.

Volgens het team werkt de fotopolymerisatiemethode momenteel alleen met lichtgevoelige harsen, waardoor de toepassingen beperkt zijn. Eerdere pogingen om 3D-geprinte harsen om te zetten in metalen of keramiek hadden last van porositeit en krimp, waardoor de producten vervormd en minder duurzaam werden.

Het team onder leiding van Daryl Yee, hoofd van het Materials Chemistry and Manufacturing Laboratory (EPFL), vond een nieuwe manier: in plaats van de metaalverbinding vooraf in het plastic te mengen, 3D-printten ze een mal met behulp van hydrogel en dompelden deze vervolgens herhaaldelijk onder in een oplossing van metaalzouten. Tijdens dat proces werden de metaalionen omgezet in nanodeeltjes die zich gelijkmatig over de gel verspreidden.

Na 5-10 van dergelijke cycli wordt het hydrogelframe door verhitting verwijderd, waardoor een vast metalen of keramisch object overblijft dat de vorm van de originele afdruk behoudt. Omdat de metaalzouten pas na het printen worden toegevoegd, kan hetzelfde hydrogelframe worden gebruikt om een breed scala aan materialen te creëren: van ijzer, zilver en koper tot keramiek of composieten.

"Ons werk maakt niet alleen de productie van hoogwaardige metalen en keramiek mogelijk met behulp van een eenvoudig en goedkoop 3D-printproces, maar opent ook een nieuwe manier van denken: het selecteren van materialen ná het 3D-printen, niet ervoor", aldus de heer Yee.

In de studie vervaardigde het team complexe geometrische structuren, gyroids genaamd, van ijzer, zilver en koper voor tests. De resultaten toonden aan dat de monsters 20 keer meer druk konden weerstaan dan materialen die met eerdere technieken waren gemaakt, terwijl ze slechts ongeveer 20% krimpten (vergeleken met 60-90% voorheen).

Het onderzoek belooft veelbelovende toepassingen in de productie van geavanceerde 3D-structuren die zowel licht als sterk zijn, voor de productie van sensoren, biomedische apparaten of energieomzettings- en opslagsystemen. Metalen met een groot oppervlak, gecreëerd met deze methode, kunnen ook worden gebruikt als effectieve katalysatoren of koellichamen in de energietechnologie.

Het EPFL-team zei dat het het proces blijft verfijnen om het geschikt te maken voor industriële productie, met name door de materiaaldichtheid te verhogen en de verwerkingstijd te verkorten. "We ontwikkelen robots om het hele proces te automatiseren, wat de totale productietijd aanzienlijk zal verkorten", onthulde Yee.

Terug naar het onderwerp

VNA

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