Лучшее из обоих миров новый взгляд на гибридную 3D-печать из металла и пластика
Технология трехмерной (3D) печати значительно эволюционировала за последнее десятилетие и стала пригодной для массового производства в промышленных условиях. 3D-печать, также известная как «аддитивное производство», позволяет создавать произвольно сложные 3D-объекты непосредственно из сырья. В производстве плавленых волокон, самом популярном процессе 3D-печати, пластик или металл плавятся и выдавливаются через маленькое сопло печатающей головкой, а затем немедленно затвердевают и сплавляются с остальной частью. Однако из-за того, что температуры плавления пластмасс и металлов сильно различаются, эта технология до сих пор ограничивалась созданием объектов только из металла или пластика, по информации сайта mzhost.ru.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале « Аддитивное производство» , ученые из Университета Васеда, Япония, разработали новую гибридную технику, которая позволяет создавать трехмерные объекты, сделанные как из металла, так и из пластика. Профессор Синдзиро Умедзу, возглавлявший исследование, объясняет их мотивацию: «Несмотря на то, что 3D-принтеры позволяют нам создавать 3D-структуры из металла и пластика, большинство объектов, которые мы видим вокруг нас, представляют собой комбинацию обоих, включая электронные устройства. Таким образом, мы думали мы могли бы расширить сферу применения обычных 3D-принтеров, если бы смогли использовать их для создания 3D-объектов, сделанных как из металла, так и из пластика ».
Их метод на самом деле является значительным улучшением по сравнению с традиционным процессом металлизации, используемым для покрытия 3D пластиковых конструкций металлом. При традиционном подходе пластиковый объект печатается на 3D-принтере, а затем погружается в раствор, содержащий палладий (Pd), который прилипает к поверхности объекта. Затем деталь погружают в ванну для химического нанесения покрытия, которая, используя осажденный Pd в качестве катализатора, заставляет растворенные ионы металла прилипать к объекту. Хотя это технически разумно, традиционный подход дает металлическое покрытие, которое является неоднородным и плохо сцепляется с пластиковой структурой.
Напротив, в новом гибридном методе используется принтер с двойным соплом; одно сопло экструдирует стандартный расплавленный пластик (акрилонитрил-бутадиен-стирол или АБС), тогда как другое экструдирует АБС, наполненный PdCl 2 . Путем выборочной печати слоев с использованием того или иного сопла определенные области трехмерного объекта загружаются Pd. Затем, путем химического нанесения покрытия, наконец, получается пластиковая структура с металлическим покрытием только на определенных участках.
Ученые обнаружили, что при использовании их подхода адгезия металлического покрытия была намного выше. Более того, поскольку Pd загружается в сырье, их технология не требует какого-либо придания шероховатости или травления структуре ABS для ускорения осаждения катализатора, в отличие от обычного метода. Это особенно важно, учитывая, что эти дополнительные шаги вызывают повреждение не только самого 3D-объекта, но и окружающей среды из-за использования токсичных химикатов, таких как хромовая кислота. Наконец, их подход полностью совместим с существующими 3D-принтерами для производства плавленых волокон.
Умедзу считает, что гибридная 3D-печать металлопластиком может стать очень актуальной в ближайшем будущем, учитывая ее потенциальное использование в 3D-электронике, которая является основным направлением будущих приложений Интернета вещей и искусственного интеллекта. В связи с этим он добавляет: «Наш гибридный метод 3D-печати открыл возможность изготовления 3D-электроники, чтобы устройства и роботы, используемые в здравоохранении и уходе за больными, могли стать значительно лучше, чем то, что мы имеем сегодня».
Мы надеемся, что это исследование проложит путь к гибридной технологии 3D-печати, которая позволит нам получить лучшее из обоих миров - металла и пластика вместе взятых.
Предыдущая статья Следущая статья
Вернуться
