Нове дослідження знайшло спосіб використовувати цю технологію для створення металевих конструкцій, надрукованих за допомогою 3D-принтера, які у 20 разів міцніші за ті, що виготовлені традиційними методами.
Хоча 3D-друк і зробив революцію у способах створення речей, насправді це загальний термін для багатьох різних методів виробництва нового покоління. Наприклад, більшість із нас знає якогось майстра, який працює в гаражі та хоча б пробував себе в моделюванні методом напилення плавким запобіжником (FDM), де екструдований матеріал — зазвичай різновид пластику, який використовується в більшості домашніх конструкцій — може використовуватися для створення будь-яких різноманітних об’єктів шар за шаром. Але існує також група методів, відомих як адитивне виробництво (AM), яка включає такі методи, як порошкове напилення, ламінування листів та пряме напилення енергетичною технологією.
Але, мабуть, найцікавішим методом адитивного виробництва є ідея під назвою «ватна фотополімеризація» або VP. У цьому процесі зазвичай використовується світлореактивна смола, яка твердне під дією лазерів або ультрафіолетового світла. Хоча ватна фотополімеризація не така проста, як FDM, вона може створювати складніші структури, які можуть бути життєво важливими для складних компонентів, таких як каталізатори в електричних батареях та технологіях зберігання.
Однак, ці компоненти зазвичай вимагають металевих матеріалів, використання яких, як правило, є слабкістю VP. VP має тенденцію створювати пористі структури, схильні до усадки, що, своєю чергою, деформує матеріал і впливає на його загальну міцність. Але тепер вчені з Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL) у Швейцарії опанували метод, який долає цей притаманний недолік, і по суті «виростили» метал, який у 20 разів міцніший за традиційні методи 3D-друку. Результати цієї роботи були опубліковані в журналі Advanced Materials.
Щоб досягти цього вражаючого результату, вчені спочатку надрукували на 3D-принтері решітку з гідрогелю. Потім вони просочили цю структуру солями металів, і крихітні наночастинки, що містять метал, поширилися по всій структурі. Дослідницька група повторила цей процес п’ять-десять разів, створюючи структуру з високим вмістом металу. Нарешті, вони видалили гідрогель нагріванням, залишивши щільну та (найголовніше) міцну металеву структуру. Автори оцінюють, що цей новий вид фотополімеризації в чанах може як покращити міцність, так і значно зменшити усадку.
«Наша робота не лише дозволяє виготовляти високоякісні метали та кераміку за допомогою доступного та недорогого процесу 3D-друку, але й підкреслює нову парадигму в адитивному виробництві, де вибір матеріалу відбувається після 3D-друку, а не до нього», – сказав у прес-релізі Деріл Йі, старший автор дослідження .
Тепер залишається лише одна перешкода — час. Оскільки цей процес вимагає кількох етапів «інфузії», створення цих «вирощених» металевих конструкцій займає більше часу, ніж інші, більш традиційні методи, що робить їх складними для потенційних галузей промисловості. «Ми вже працюємо над скороченням загального часу обробки, використовуючи робота для автоматизації цих етапів», — сказав Йі у прес-релізі. Джерело