3D-printing med … vann gjør metall 20 ganger mer holdbart

In 3D - Ảnh 1. — Sveitsiske forskere trenger ikke plast- eller metallpulver, de «dyrker» metall fra vanngel – et skritt fremover som kan forandre hele 3D-printindustrien – Foto: EPEL

Forskere ved den føderale polytekniske skolen i Lausanne (EPFL, Sveits) har nettopp annonsert et gjennombrudd innen 3D-printingsteknologi: i stedet for å printe metall på tradisjonell måte, utviklet de en metode for å "dyrke" materialer fra hydrogel - en vanlig vanngel - for å lage metall- og keramiske strukturer med høy tetthet og mekanisk styrke som er 20 ganger høyere enn tidligere teknikker.

Ifølge teamet fungerer fotopolymerisasjonsmetoden for øyeblikket bare med lysfølsomme harpikser, noe som begrenser bruksområdene. Noen tidligere forsøk på å gjøre 3D-printede harpikser om til metaller eller keramikk har lidd av porøsitet og krymping, noe som gjør produktene deformerte og mindre holdbare.

Teamet ledet av Daryl Yee, leder for Materials Chemistry and Manufacturing Laboratory (EPFL), fant en ny måte: i stedet for å forhåndsblande metallforbindelsen inn i plasten, 3D-printet de en mal ved hjelp av hydrogel, og deretter gjentatte ganger dynket de den i en løsning av metallsalter. Under denne prosessen ble metallionene omdannet til nanopartikler som spredte seg jevnt i gelen.

Etter 5–10 slike sykluser fjernes hydrogelrammeverket ved oppvarming, og etterlater et solid metall- eller keramisk objekt som beholder formen på det originale trykket. Siden metallsaltene først tilsettes etter trykking, kan det samme hydrogelrammeverket brukes til å lage et bredt utvalg av materialer: fra jern, sølv, kobber til keramikk eller kompositter.

«Arbeidet vårt muliggjør ikke bare produksjon av metaller og keramikk av høy kvalitet ved hjelp av en enkel og rimelig 3D-printingsprosess, men åpner også for en ny måte å tenke på: å velge materialer etter 3D-printing, ikke før», sa Yee.

I studien fremstilte teamet komplekse geometriske strukturer kalt gyroider av jern, sølv og kobber for testing. Resultatene viste at prøvene tålte 20 ganger mer kompresjon enn materialer laget med tidligere teknikker, samtidig som de bare krympet med omtrent 20 % (sammenlignet med 60–90 % tidligere).

Forskningen lover flotte bruksområder innen fabrikasjon av avanserte 3D-strukturer som er både lette og sterke, og som tjener til produksjon av sensorer, biomedisinske enheter eller energiomformings- og lagringssystemer. Metaller med store overflatearealer laget av denne metoden kan også brukes som effektive katalysatorer eller kjøleribber i energiteknologi.

EPFL-teamet sa at de fortsetter å forbedre prosessen for å gjøre den egnet for industriell produksjon, spesielt ved å øke materialtettheten og forkorte behandlingstiden. «Vi utvikler roboter for å automatisere hele prosessen, noe som vil redusere den totale produksjonstiden betydelig», avslørte Yee.

Tilbake til emnet

VNA

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