Tehnologija tridimenzionalnega (3D) tiskanja se je v preteklem desetletju izjemno razvijala do te mere, da je v tem trenutku primerna tudi za množično proizvodnjo v industrijskih okoljih. Tridimenzionalno tiskanje, znano tudi kot „izdelava z dodajanjem“ (additive manufacturing), omogoča ustvarjanje poljubno zapletenih 3-D predmetov neposredno iz njihovih surovin.
Pri izdelavi taljenih filamentov, najbolj priljubljenem 3D tiskarskem postopku, se plastika (ali kovina) stopi in iztisne skozi majhno šobo na glavi tiskalnika, nato pa se takoj spoji z ostalim delom predmeta in strdi. Ker pa se tališči plastike in kovin zelo razlikujeta, je bila ta tehnologija, vsaj do zdaj, omejena na ustvarjanje predmetov bodisi iz kovine, bodisi iz plastike.
V nedavni študiji, objavljeni v Additive Manufacturing, pa so znanstveniki z univerze Waseda na Japonskem razvili novo hibridno tehniko, ki lahko tvori tridimenzionalne predmete iz obeh materialov, kovine in plastike. Profesor Shinjiro Umezu, ki je vodil študijo, pojasnjuje njihovo motivacijo: “Čeprav nam 3D tiskalniki omogočajo ustvarjanje 3D struktur iz kovine in plastike, je večina predmetov, ki jih vidimo okoli sebe, največkrat kombinacija obeh, vključno z elektronskimi napravami. Tako smo začeli razmišljati o tem, da bi lahko močno razširili nabor aplikacij običajnih tridimenzionalnih tiskalnikov, če bi z njimi lahko ustvarili tridimenzionalne predmete iz obeh materialov.”
Njihova metoda je pravzaprav velik napredek v primerjavi s konvencionalnim postopkom metalizacije, ki se sedaj uporablja za kovinske prevleke na 3-D tiskanih plastičnih predmetih. Pri običajnem pristopu se plastični predmet najprej 3D natisne, nato pa se potopi v raztopino, ki vsebuje paladij (Pd) in se pri tem oprime površine predmeta. Nato se predmet potopi v kopel za galvaniziranje brez električnega toka. Zaradi nanesenega paladija, ki deluje kot katalizator, se v tej kopeli raztopljeni kovinski ioni oprimejo predmeta. Konvencionalni pristop tehnično sicer res zagotavlja kovinsko prevleko, vendar je ta neenotna in se slabo oprijema plastične strukture.
Nasprotno pa se pri novi hibridni metodi uporablja tiskalnik z dvema šobama; ena šoba iztisne standardno stopljeno plastiko (akrilonitril-butadien-stiren ali ABS), druga pa iztisne ABS z dodanim PdCl2. Z selektivnim tiskanjem slojev z eno ali drugo šobo se želena področja na 3D-predmetu že med tiskanjem »oplemenitijo« s paladijem. Nato se na koncu spet z neelektrično metodo galvanizacije dobi plastična struktura, ki ima kovinsko prevleko samo na izbranih območjih.
Znanstveniki so ugotovili, da je oprijem kovinske prevleke z njihovim pristopom veliko večji. Še več, ker že surovina vsebuje paladij, njihova tehnika za razliko od doslej običajne metode ne zahteva nobenega postopka za večjo hrapavost površine ali za jedkanje ABS strukture, s katerim bi izboljšali nanašanje katalizatorja. To je še posebej pomembno, če upoštevamo, da ti dodatni postopki zaradi uporabe strupenih kemikalij, kot je kromova kislina, povzročajo škodo ne le 3D-predmetu, temveč tudi okolju. Poleg vsega pa je njihov pristop popolnoma združljiv z obstoječimi 3D tiskalniki za izdelavo predmetov s taljenimi filamenti.
Umezu verjame, da bi lahko hibridno tridimenzionalno tiskanje s kovinsko-plastično maso v bližnji prihodnosti postalo zelo pomembno glede na njegovo potencialno možnost uporabe v tridimenzionalni elektroniki, ki je v središču pozornosti prihajajočih aplikacij Interneta stvari in umetne inteligence. V zvezi s tem dodaja: “Naša hibridna metoda 3D-tiskanja je odprla možnost izdelave 3-D elektronike, s tem pa bi lahko naprave in roboti, ki se uporabljajo v zdravstvu in zdravstveni negi, postali bistveno boljši od današnjih.”
Upajmo, da bo ta študija utrla pot hibridni tehnologiji 3D tiskanja, ki nam bo omogočila, da dobimo hkrati najboljše iz obeh svetov – kovine in plastike.
Vir: https://techxplore.com/news/2020-10-worlds-metal-plastic-hybrid-d.html
Novica iz univerze Waseda
2020_191_8
