Nova metoda 3D tiska omogoča tisk keramike
R&D magazine
2019_271_7
Novo keramično črnilo omogoča tisk kompleksnih 4-dimenzionalnih oblik.
Raziskovalci mestne univerze v Hong Kongu so izdelali prvo metodo 4D tiskanja keramik, ki so mehansko obstojne, vsebujejo zapletene oblike in imajo visoko talilno temperaturo, zaradi česar jih ni mogoče tiskati na navadnih laserskih in 3D tiskalnikih.
Štiri-dimenzijsko tiskanje združuje običajno 3D tiskanje z elementom časa, ki nastopa kot četrta dimenzija. Pri 4D tiskanju se tiskani objekti v nekem časovnem obdobju preoblikujejo ali samodejno sestavijo pod vplivom mehanskih sil, temperature ali magnetnega polja.
Novo črnilo je mešanica polimerov in keramičnih nanodelcev. Natisnjene 3D strukture (prekurzorji) so mehke in jih je mogoče raztegniti na trikratno dolžino, kar s primerno temperaturno obdelavo omogoča kompleksne objekte, kot so na primer origami strukture.
Raziskovalci so za preoblikovanje struktur izkoristili elastično energijo shranjeno v raztegnjenih prekurzorjih, zato se natisnjene strukture dokončno oblikujejo šele tedaj, ko jih sprostijo. Nato jih obdelajo še toplotno, da se prekurzorji spremenijo v keramike, ki so mehansko vzdržljive, z visokim razmerjem med kompresijsko trdnostjo in gostoto – 547 MPa na 1,6 g cm-3 .
Novo razvita metoda omogoča visoko trdnost tudi večjim keramičnim produktom.
”Čeprav proces zveni enostaven, je veliko zahtevnejši kot se zdi,” je v izjavi povedal profesor Lu Jian, profesor mehaničnega inženiringa na univerzi v Hong Kongu. ”Od razvoja črnila za tisk do načrtovanja tiskalnega sistema smo preizkusili veliko različnih metod. Da dobimo želen produkt, moramo uskladiti in nadzirati veliko faktorjev.
Nov način tiskanja bi lahko bil uporaben na področju proizvodnje električnih naprav, pri katerih keramike izkazujejo boljše lastnosti za prenos signalov, kot kovinski materiali. Zmožnost izdelave kompleksnih keramičnih materialov omogoča porabnikom individualno izdelane keramične zadnje plošče za pametne telefone. Nova tehnologija ima visoke potenciale v letalski industriji.
”Ker je keramika mehansko zelo vzdržljiva z visokimi temperaturnimi tolerancami, bi se jo lahko uporabljalo v letalski in raketni industriji za pogone. ” je še povedal Lu.
V prihodnosti bi raziskovalci radi izboljšali mehanske lastnosti materiala, vključno z zmanjševanjem njegove krhkosti.
Povzeto po:
