پیشرفت جدید و کاربردی در استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی

محققان موفق به معرفی یک روش جدید و کارآمد برای چاپ سه‌بعدی محصولات و اشیاء شدند.

کد خبر: ۶۸۵۵۷۸

تاریخ: ۰۴ فروردين ۱۴۰۳ - ۱۷:۳۶

به گزارش ایران اکونومیست، محققان موفق به معرفی یک روش جدید و کارآمد برای چاپ سه‌بعدی محصولات و اشیاء شدند. چاپ سه‌بعدی دنیا را متحول کرده است. صنایع هوافضا، پزشکی، خودروسازی و اصولا تولید را قادر کرده است تا اجزا و نمونه‌های اولیه را به گونه‌ای تغییر دهند که قبلا غیرممکن بود. این امر به طور قابل‌توجهی انعطاف‌پذیری و مقرون به صرفه بودن را افزایش داده و در عین حال ضایعات و زمان تولید را کاهش می‌دهد، با این حال بسیاری از مواد مورد استفاده از چاپ سه‌بعدی از استحکام خاصی برخوردار نیستند و خیلی راحت مستهلک شده یا می‌شکنند، اما شیمیدانان و دانشمندان مواد آزمایشگاه ملی ساندیا امیدوارند این وضعیت را تغییر دهند.

آنها یک روش چاپ کاملاً جدید ایجاد کرده‌اند که مواد غیرفلزی را پنج برابر سریع‌تر از چاپ سه‌بعدی معمولی و در همین بازه زمانی به نسبت قوی‌تر تولید می‌کند. این روش، SWOMP یا چاپ سه‌بعدی متاتز الفین با طول موج دوگانه انتخابی نامیده شده است و تحت هدایت ساموئل لگویزمون، دانشمند ارشد آزمایشگاه ملی ساندیا ابداع شده است و همانطور که از نامش پیداست، برخلاف روش چاپ معمولی، از نور با طول موج دوگانه استفاده می‌کند.

به طور سنتی، چاپ سه‌بعدی vat شامل تابش یک منبع از رزین مایع حساس به نور در الگوی مورد نظر است. رزین زمانی‌که در معرض نور از زیر مخزن قرار می‌گیرد، سخت شده و به یک لایه پلیمری تبدیل می‌شود. برای پخت لایه بعدی، پلیمر پخته شده بلند می‌شود و الگوی جدیدی در زیر آن نمایان می‌شود. یکی از مشکلات این است که پلیمر به ته صفحه و لایه در حین پخت بالای آن می‌چسبد. برای جلوگیری از آسیب، پلیمر پخته شده باید پس از هر لایه به دقت از داخل ظرف جدا شود که به طور قابل‌توجهی فرآیند چاپ سه‌بعدی را کند می‌کند. به عبارت دیگر اگر بخواهید سریع هر لایه را چاپ کنید و در حالی‌که هنوز تازه هستند، از صفحه جدا کنید، آن لایه از هم می‌پاشد.

بنابراین باید روش کار را تغییر داد. این محققان روشی برای خنک کردن سریع‌تر این لایه‌ها ابداع کردند. نکته کلیدی در این روش ترکیب دو چراغ است؛یکی نور ماورای بنفش و دیگری نور آبی. این محققان این ایده را از یک فناوری به نام چاپ رابط مایع پیوسته و همچنین یک روش چاپ برای پلیمریزاسیون‌های مبتنی بر اکریلیک که از نور با طول موج دوگانه استفاده می‌کند، الهام گرفتند و با آن روش SWOMP را توسعه دادند. لگویزمون در این رابطه توضیح می‌دهد که شما هنوز لایه به لایه چاپ می‌کنید، اما از دومین طول موج نور برای جلوگیری از پلیمریزاسیون در انتهای مخزن استفاده می‌کنید.

از این رو به قسمت زیر نمی‌چسبد. این بدان معناست که می‌توانید بخش پلیمری پخت شده را سریع‌تر بردارید و سرعت فرآیند چاپ را به میزان قابل‌توجهی افزایش دهید. اما این روش جدید چیزی فراتر از کارایی در آستین دارد. این روش جدید در مورد ساخت مواد چاپ سه‌بعدی بادوام‌تر و چند منظوره است. بیشتر مواد چاپی پلیمریزاسیون vat از اکریلیک ساخته شده‌اند که قوی‌ترین ماده در دسترس برای این کار نیست. در نظر بگیرید استفاده از این مواد در مواردی مانند هواپیما و فضا و هوافضا و خودرو سخت است، زیرا محیط و شرایط آنها بسیار خشن است. از این رو این تیم به ماده دی‌سیکلوپنتادین متوسل شدند؛ یک ماده شیمیایی که به طور گسترده در ساخت رنگ، لاک الکل و بازدارنده‌های پلاستیکی استفاده می‌شود.

آنها توانستند روشی را برای پلیمریزاسیون سریع‌تر آن با استفاده از نور کشف کنند که به آن اجازه می‌دهد تا به طور مؤثرتری در چاپ سه‌بعدی به کار گرفته شود. آنها در این رابطه می‌گویند بلوک‌های ساختمانی مواد را از پایه اکریلیک به پایه اولفین تغییر دادیم. همین امر به ما اجازه می‌دهد محصولات بسیار محکم‌تری چاپ کنیم. این از زیبایی‌های کاری است که انجام گرفته است. شما قطعات پلاستیکی بسیار باکیفیتی دارید که با استفاده از مقداری نور به روشی بسیار بدیع ساخته شده‌اند. این تیم انتظار دارد که روش چاپ جدیدی که ابداع کرده‌اند، حوزه استفاده چاپ سه‌بعدی را گسترش دهد.

یکی از اعضای تیم می‌گوید کاری که ما در تلاش هستیم انجام دهیم، این است که جعبه ابزاری از مواد موجود بسازیم. ما می‌خواهیم طراحان، محققان و مهندسان بتوانند نوع ماده‌ای را که لازم دارند و می‌خواهند استفاده کنند، انتخاب کنند. آنها مدعی هستند که شاهد استفاده آتی از این اجزای چاپ سه‌بعدی در باتری‌ها، موتورها، موشک‌ها و شاید حتی کاربردهای همجوشی خواهند بود. این گروه آینده‌ای را متصور است که در آن در مکان‌های دوردست بتوان با سهولت بیشتری چاپ سه‌بعدی را انجام دهند.

به نقل از معاونت علمی ریاست‌جمهوری، باب اسلیپر، مدیر اجرایی صدور مجوز آزمایشگاه ملی ساندیا افزود: ما در حال بررسی مکان‌هایی هستیم که ماشین‌آلات و قطعات به راحتی دردسترس نیستند، مانند فضا، در ماه یا یک پایگاه نظامی ایالات متحده در غرب آسیا! بنابراین شما می‌توانید مواد سبک‌وزن را با خود بیاورید و هر آنچه را که نیاز دارید، در همان محل درست کنید.

لگویزمون با اشاره به اینکه در روستا بزرگ شده است و اسب دارد، گفت در فکر راه‌هایی برای ساختن نعل اسب‌های مسابقه است. نعل اسب‌ها باید در برابر ضربه مقاوم باشند، اما با تغییر خواص مواد می‌توان تنش را بهتر پخش کرد و تاثیر آن را بهتر در فضای مناسب روی سم مدیریت کرد. شما می‌توانید آن را به عنوان یک کفی برای اسب‌ها در نظر بگیرید. خلاصه اینکه گزینه‌ها و کاربردهای استفاده از این روش بی‌شمار هستند.