Naukowcy z Texas Tech University opracowują nowatorski sposób wzmacniania wydruków 3D przy użyciu mikrofal i nanorurek węglowych.
Główny problem mechaniczny związany z wydrukami FFF jest dobrze znany. Słabe łączenie warstw na granicach warstw jest nieuniknione i może być przyczyną pęknięć w wydrukach 3D. Dla przemysłu produkcyjnego, takie pęknięcia stanowią poważny problem.
Naukowcy z Texas Tech University uważają to za „główną przeszkodę w stosowaniu termoplastycznej produkcji addytywnej”. Są oni jednak na dobrej drodze do znalezienia rozwiązania, dzięki zgłoszonej do opatentowania metodzie wzmacniania części drukowanych w 3D.
Przede wszystkim, ich metoda polega na zastosowaniu mikrofal po wydrukowaniu. Wyjaśniają oni: „Zgłaszamy nowatorską koncepcję spawania termoplastycznych interfejsów drukowanych 3D, wykorzystującą intensywne, zlokalizowane ogrzewanie nanorurek węglowych (CNT) za pomocą promieniowania mikrofalowego”.
Dzięki temu procesowi mogą oni zwiększyć wytrzymałość na pękanie spoin o imponujące 275 procent.
Główną zaletą badań jest to, że nie wymagają one żadnych fundamentalnych zmian w druku 3D w technologii FFF. Niezbędna jest jednak jedna poważna zmiana przepływu pracy – mianowicie dodanie mikrofalowej komory do post-processingu.
Wykorzystanie mikrofal i nanorurek węglowych dla mocniejszych wydruków 3D
Ograniczony kontakt pomiędzy materiałami na granicach warstw jest typową przyczyną słabości wydruków 3D w technologii FFF. Tajemnica sukcesu badaczy tkwi jednak w specjalnym traktowaniu filamentu.
Na początek, pokrywają oni szpule z filamentem PLA nanorurkami węglowymi. Podczas drukowania pozostają one zwykle na zewnątrz wydruków i dlatego tworzą przylegające do siebie warstwy w całym wydruku. Następnie badacze stosują po wydruku aplikację mikrofalową. Wyjaśniają oni:
„Po wystawieniu na działanie promieniowania mikrofalowego, te interfejsy obciążone MWCNT selektywnie się ogrzewają, co sprzyja zwiększonej lokalnej mobilności polimerów i splątaniu w poprzek interfejsu”.
Ostatecznie, adhezja warstwy jest zwiększona już po jednej minucie mikrofalowania do wprowadzenia temperatury 160 stopni Celsjusza. Jednak badacze dodają również, że system ten „opiera się na precyzyjnym składzie i reaktywności mikrofalowej powłoki.”
Ale, jest to z pewnością interesujący początek z obiecującymi wynikami do tej pory. Aby przeczytać więcej, udaj się do Science Advances, gdzie opublikowano wyniki badań.
Żródło: https://all3dp.com
