Impressão 3D com… água torna o metal 20 vezes mais durável

In 3D - Ảnh 1. — Sem necessidade de plástico ou pó metálico, cientistas suíços "cultivam" metal a partir de gel de água - um passo à frente que pode mudar toda a indústria de impressão 3D - Foto: EPEL

Cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL, Suíça) acabaram de anunciar um avanço na tecnologia de impressão 3D: em vez de imprimir metal da maneira tradicional, eles desenvolveram um método de "cultivar" materiais a partir de hidrogel - um gel de água comum, para criar estruturas metálicas e cerâmicas com alta densidade e resistência mecânica 20 vezes maior do que as técnicas anteriores.

Segundo a equipe, o método de fotopolimerização atualmente funciona apenas com resinas sensíveis à luz, o que limita suas aplicações. Algumas tentativas anteriores de transformar resinas impressas em 3D em metais ou cerâmicas apresentaram problemas de porosidade e encolhimento, o que torna os produtos deformados e menos duráveis.

A equipe liderada por Daryl Yee, chefe do Laboratório de Química e Fabricação de Materiais (EPFL), encontrou uma nova maneira: em vez de pré-misturar o composto metálico ao plástico, eles imprimiram um molde em 3D usando hidrogel e o mergulharam repetidamente em uma solução de sais metálicos. Durante esse processo, os íons metálicos foram convertidos em nanopartículas que se espalharam uniformemente por todo o gel.

Após 5 a 10 ciclos, a estrutura de hidrogel é removida por aquecimento, deixando para trás um objeto sólido de metal ou cerâmica que mantém o formato da impressão original. Como os sais metálicos são adicionados somente após a impressão, a mesma estrutura de hidrogel pode ser usada para criar uma ampla variedade de materiais: de ferro, prata e cobre a cerâmicas ou compósitos.

“Nosso trabalho não apenas permite a produção de metais e cerâmicas de alta qualidade usando um processo de impressão 3D simples e de baixo custo, mas também abre uma nova maneira de pensar: selecionar materiais depois da impressão 3D, não antes”, disse o Sr. Yee.

No estudo, a equipe fabricou estruturas geométricas complexas chamadas giroides a partir de ferro, prata e cobre para testes. Os resultados mostraram que os espécimes resistiram a uma compressão 20 vezes maior do que os materiais criados com técnicas anteriores, encolhendo apenas cerca de 20% (em comparação com 60-90% anteriormente).

A pesquisa promete grandes aplicações na fabricação de estruturas 3D avançadas, leves e resistentes, para a produção de sensores, dispositivos biomédicos ou sistemas de conversão e armazenamento de energia. Metais com grandes áreas superficiais criados por esse método também podem ser usados como catalisadores ou dissipadores de calor eficazes em tecnologia energética.

A equipe da EPFL afirmou que continua a refinar o processo para torná-lo adequado à produção industrial, aumentando, em particular, a densidade do material e reduzindo o tempo de processamento. "Estamos desenvolvendo robôs para automatizar todo o processo, o que reduzirá significativamente o tempo total de fabricação", revelou Yee.

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VNA

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