Nehéz elhinni, de így van: a nyomtatófúvókából kipréselt újfajta pasztával a levegőben bármely formát létre lehet hozni gyorsan megszilárduló kerámiából. Eddig csak úgynevezett "támogató struktúrák" segítségével lehetett kerámiából nyomtatni, ám a kínai Csiangnan egyetem fejlesztése forradalmi változást hozhat. Az új nyomtatási csúcstechnológia azt is lehetővé teszi, hogy a különböző kerámiaívek és -formák szabadon alakíthatók legyenek a térben.
Igen, de mire jó, és kinek kell ez? Több ipari ágazatnak is, ahol eddig nehezen létrehozható, szerkezetileg stabil, kopásálló és a magas hőmérsékletet is elviselő, viszont törékeny kerámia alkatrészekre van szükség: például a gépészetben, a repülési ágazatban és az elektronikában.
A kutatócsapat ezt egy
új nyomtatási paszta és egy továbbfejlesztett megkötési technika
kidolgozásával érte el. Ennek nyomán gyorsabban szilárdul meg a nyomtatott anyag – ami 0,41 mm-től 3,5 mm-ig terjedő szálakból alkotja meg a különböző kerámiaszerkezeteket, például torziós rugókat és konzolos szerkezeteket. Az új paszta valójában egy fényérzékeny "kerámiaiszap", amely infravörös-közeli fény hatására gyorsan megszilárdul, megtartva formáját a levegőben, szinte azonnal azután, hogy elhagyta a nyomtató fúvókáját.
By combining #DIW with up-conversion particles-assisted #photopolymerization, a #3Dprinting method for ceramics eliminates the need for additional support structures, improving printing efficiency and reducing post-processing defects. @NatureComms #news
— Top Science (@isciverse) April 27, 2023
pic.twitter.com/5DYiLSUABU
A tudósok kísérlete visszaigazolta: az anyag gyors megszilárdításához hatékonyabb az infravörös-közeli fény, mint az ultraviola fény használata. Komplex kerámiarugók nyomtatásakor azonban fontos a fuvókák és lézerek pontos elhelyezése.
"Ennek a technológiának a kulcsa nemcsak a tipikus nyomtatási folyamathoz szükséges hordozó kiküszöbölése. Számos előnnyel is jár, mint például a rövidebb nyomtatási idő, a takarékosabb anyagfelhasználás és a kevesebb utófeldolgozási munka" – jegyezte meg a kutatásvezető Liu Ren professzor a tanulmányban.
A levegőben szabad formákat létrehozó 3D-s kerámianyomtatás a tintakomponensek és a nyomtatási paraméterek – például a fúvóka átmérője, az extrudálási nyomás, a mozgás sebessége és a fényintenzitás – finomításával különleges esztétikájú tárgyakat tud létrehozni.
(Forrás: Zhao, Zhu, He, 2023).
A kutatást vezető professzor szerint a csapata által kidolgozott 3D-s nyomtatási technológiát még tovább lehet fejleszteni. A technológiát bemutató tudományos cikket a tekintélyes Nature Communications tudományos szaklapban publikálták még április 25-én.
Az alábbi videó ironikusan szemlélteti az űrkutatásban használt kerámiának elkészítését:
(A nyitókép illusztráció).