Generel

Silke og træ inspirerer revolutionerende flydende krystalpolymer 3D-udskrivning


ETH Zürich til IE

Fusion Deposition Modeling (FDM) eller 3D-udskrivning er langsomt begyndt at sive ind i en række sektorer, der tilbyder nye og forbedrede måder at nærme sig alt fra bilproduktion til robotik til rumfartøjsteknik til kunst. Med hver introduktion af en ny 3D-udskrivningsteknologi kommer stadig større muligheder.

Nu har forskere fra Complex Materials-gruppen og Soft Materials-gruppen på ETH Zürich udviklet en ny bioinspireret tilgang til 3D-udskrivning, der er ideel til fremstillingsindustrien. Den innovative teknologi muliggør frembringelse af genanvendelige flydende krystalpolymerer (LCP), der er på niveau og endda bedre end de bedst avancerede trykte polymerer og højtydende lette materialer.

Revolutionerende produktion

Bedst af alt kan materialet udvikles selv ved brug af billige desktop-printere. Arbejdet er nu sat til at revolutionere fremstillingsindustrien ved at muliggøre billig og effektiv masseproduktion af komplekse dele.

Før denne udvikling forhindrede den dårlige mekaniske ydeevne af FDM-producerede dele alvorligt vedtagelsen af ​​3D-udskrivning til massetilpasning og produktionsanvendelser. Tidligere bestræbelser på sekventielt at deponere perler af en smeltet polymer var ineffektive, da de resulterende produkter sædvanligvis var svage og udviste ringe vedhæftningsevner.

Tidligere forsøg på at løse dette problem eksperimenterede med at bruge den frihed i design, der blev leveret af 3D-udskrivning i fiberarmerede kompositter. Men disse tilgange kunne på det tidspunkt kun udføres ved brug af dyrt specialudstyr, hvilket betyder, at de simpelthen ikke var kommercielt bæredygtige.

De var også begrænset til trykning af kun ikke-genanvendeligt materiale. Det er her ETH Zürichs teknik giver det mest løfte.

En første i 3D-udskrivning

For første gang i historien om 3D-udskrivning lykkedes forskerne at skabe genstande fra et enkelt genanvendeligt materiale, hvis mekaniske egenskaber slog alle andre tilgængelige printbare polymerer, endda udføre i overensstemmelse med fiberarmerede kompositter.

For at komme med deres nye FDM-løsning søgte ETH Zürichs team inspiration i naturen. Mere specifikt kiggede de på, hvordan edderkoppesilke og træ dannes under deres udvikling.

De analyserede den molekylære tilpasning af disse biomaterialers proteiner og fandt en måde at reproducere den i 3D-udskrivning for at give deres resulterende objekter de samme uovertrufne mekaniske egenskaber som silke og træ.

"Ved at orientere de molekylære domæner med udskrivningsstien er vi i stand til at forstærke polymerstrukturen i henhold til de forventede mekaniske belastninger, hvilket fører til stivhed, styrke og sejhed, der overgår moderne 3D-trykte polymerer efter en rækkefølge på størrelsesorden og kan sammenlignes med de højtydende lette kompositter, "læser undersøgelsen.

Endnu vigtigere kan disse strukturer oprettes uden de arbejds- og energiintensive processer, der er involveret i nutidens dominerende sammensatte fremstillingsteknologi. Alt, hvad der kræves, er en let tilgængelig let tilgængelig polymer og en simpel omkostningseffektiv kommerciel desktop-printer.

Den banebrydende teknologi vil helt sikkert have utallige nye strukturelle, biomedicinske og energihøstende applikationer, der for altid ændrer rollen som 3D-udskrivning i fremstillingen.


Se videoen: Satisfying Prints from the Daedalus 3D Printer! (December 2021).