3D-utskrift med… vatten gör metall 20 gånger mer hållbar

In 3D - Ảnh 1. — Inget behov av plast- eller metallpulver, schweiziska forskare "odlar" metall från vattengel – ett steg framåt som kan förändra hela 3D-printindustrin - Foto: EPEL

Forskare vid Federal Polytechnic School of Lausanne (EPFL, Schweiz) har just tillkännagivit ett genombrott inom 3D-utskriftsteknik: istället för att skriva ut metall på traditionellt sätt utvecklade de en metod för att "odla" material från hydrogel - en vanlig vattengel, för att skapa metall- och keramiska strukturer med hög densitet och mekanisk hållfasthet 20 gånger högre än tidigare tekniker.

Enligt teamet fungerar fotopolymerisationsmetoden för närvarande endast med ljuskänsliga hartser, vilket begränsar dess tillämpningar. Några tidigare försök att omvandla 3D-printade hartser till metaller eller keramik har drabbats av porositet och krympning, vilket gör produkterna deformerade och mindre hållbara.

Teamet som leddes av Daryl Yee, chef för Materials Chemistry and Manufacturing Laboratory (EPFL), hittade ett nytt sätt: istället för att förblanda metallföreningen i plasten, 3D-printade de en mall med hjälp av hydrogel och blötlade den sedan upprepade gånger i en lösning av metallsalter. Under den processen omvandlades metalljonerna till nanopartiklar som spreds jämnt i hela gelen.

Efter 5–10 sådana cykler avlägsnas hydrogelramverket genom uppvärmning, vilket lämnar kvar ett fast metall- eller keramiskt föremål som behåller formen på originaltrycket. Eftersom metallsalterna tillsätts först efter tryckning kan samma hydrogelramverk användas för att skapa en mängd olika material: från järn, silver, koppar till keramik eller kompositer.

”Vårt arbete möjliggör inte bara produktion av högkvalitativa metaller och keramik med hjälp av en enkel och billig 3D-utskriftsprocess, utan öppnar också upp för ett nytt sätt att tänka: att välja material efter 3D-utskrift, inte före”, sa Yee.

I studien tillverkade teamet komplexa geometriska strukturer som kallas gyroider av järn, silver och koppar för testning. Resultaten visade att proverna kunde motstå 20 gånger mer kompression än material som skapats med tidigare tekniker, samtidigt som de bara krympte med cirka 20 % (jämfört med 60–90 % tidigare).

Forskningen lovar fantastiska tillämpningar inom tillverkning av avancerade 3D-strukturer som är både lätta och starka, och som kan användas för produktion av sensorer, biomedicinska apparater eller system för energiomvandling och lagring. Metaller med stora ytor som skapas med denna metod kan också användas som effektiva katalysatorer eller kylflänsar inom energiteknik.

EPFL-teamet sa att de fortsätter att förfina processen för att göra den lämplig för industriell produktion, särskilt genom att öka materialdensiteten och förkorta bearbetningstiden. "Vi utvecklar robotar för att automatisera hela processen, vilket kommer att minska den totala tillverkningstiden avsevärt", avslöjade Yee.

Tillbaka till ämnet

VNA

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