Naučnici su razvili naprednu tehniku za 3D štampanje koja će revolucionisati proizvodnu industriju.
Grupa, koju predvodi dr Hoze Markes-Hueso sa Instituta za senzore, signale i sisteme na Univerzitetu Heriot-Vat u Edinburgu, kreirala je novu metodu 3D štampanja koja koristi blisko infracrveno (NIR) svetlo za stvaranje složenih struktura koje sadrže više materijala i boja.
Ovo su postigli modifikacijom dobro uspostavljenog procesa 3D štampanja poznatog kao stereolitografija kako bi pomerili granice integracije više materijala. Konvencionalni 3D štampač bi obično primenio plavi ili UV laser na tečnu smolu koja se zatim selektivno učvršćuje, sloj po sloj, da bi se napravio željeni objekat. Ali glavni nedostatak ovog pristupa su ograničenja u mešanju materijala.
Ono što je drugačije u vezi sa ovim najnovijim projektom je to što naučnici koriste NIR izvor svetlosti sposoban da štampa na daleko većim dubinama u posudi sa smolom, i bez potrebe za štampanjem u slojevima.
Nalazi pružaju ogromne mogućnosti za industriju, posebno za one koji se oslanjaju na specijalizovane delove kao što su zdravstveni i električni sektori.
Dr Markes-Hueso objašnjava: „Novnost naše nove metode, koja nikada ranije nije rađena, je da koristimo NIR nevidljive prozore materijala za štampanje na dubini od preko 5 cm, dok konvencionalna tehnologija ima ograničenje dubine od oko 0,1 mm. To znači da možete štampati sa jednim materijalom, a kasnije dodati drugi materijal, učvršćujući ga na bilo kojoj poziciji 3D prostora, a ne samo na vrhu spoljnih površina.“
„Na primer, možemo da štampamo šuplju kocku koja je uglavnom zapečaćena sa svih strana. Onda se možemo kasnije vratiti i odštampati objekat, napravljen od potpuno drugačijeg materijala, unutar ove kutije, jer će NIR laser prodreti kroz prethodni materijal. kao da je nevidljiv, jer je u stvari potpuno transparentan na NIR-u“.
dr Adilet Žakejev, dr. Istraživač sa Univerziteta Heriot-Vat koji je radio na projektu skoro tri godine, dodaje: „Tehnologija Fused Deposition Modeling (FDM) je već bila u stanju da meša materijale, ali FDM ima nisku rezoluciju, gde su slojevi vidljivi, dok je svetlo- zasnovane tehnologije, kao što je stereolitografija, mogu pružiti glatke uzorke sa rezolucijama ispod pet mikrometara.“
Naučnici kažu da je ključna komponenta njihovog projekta razvoj konstruisanih smola koje sadrže nanočestice koje pokazuju fenomen optičke pretvorbe. Ove nanočestice apsorbuju NIR fotone i transformišu ih u plave fotone, koji učvršćuju smolu. Ovaj fenomen je „nelinearan“, što znači da može dobiti plave fotone uglavnom u fokusu lasera, a ne na putu kroz njega. Iz tog razloga, NIR može da prodre duboko u materijal kao da je providan i da učvrsti samo materijal u njemu.
Njihova nova metoda 3D štampanja omogućava štampanje više materijala sa različitim svojstvima u istom uzorku, na primer fleksibilnih elastomera i krutog akrila, korisnih za mnoge poslove kao što je proizvodnja cipela. Tehnika otvara bezbroj novih mogućnosti, kao što su 3D štampanje objekata unutar šupljina, restauracija slomljenih predmeta, pa čak i in-situ bioštampanje kroz kožu.
„U istom istraživačkom projektu, prethodno smo razvili smolu koja se može selektivno presvući bakrom“, nastavlja dr Markes-Hueso.
„Kombinujući obe tehnologije, sada možemo 3D štampati sa dve različite smole i selektivno pokrivati samo jednu od njih bakrom korišćenjem jednostavne kupke sa rastvorom za oplatu. Na ovaj način možemo da kreiramo integrisana kola u 3D, što je veoma korisno za elektronsku industriju .“
Uprkos tome što ova tehnologija nudi uzbudljiv uvid u budućnost, troškovi su iznenađujuće niski.
Dr Markes-Hueso je rekao: „Jasna prednost ove tehnike je što se kompletna mašina može napraviti za manje od 400 funti. Neke druge napredne tehnologije koje koriste lasere, kao što je dvofotonska polimerizacija (2PP), zahtevaju skupe ultra brze lasere u poretku desetina hiljada funti, ali to nije naš slučaj jer naši specijalizovani materijali dozvoljavaju upotrebu jeftinih lasera.“
„Sada kada imamo rezultate koji podržavaju naše tvrdnje, nadamo se da ćemo se udružiti sa preduzećima i dalje razvijati ovu tehnologiju.“
