Vedci vyvinuli rýchlu 3D tlač s kvapalným kovom, ktorá je omnoho rýchlejšia, než doterajšie riešenia
Nová metóda by mohla priniesť revolúciu v určitých oblastiach priemyslu.
Výskumníci z technologického inštitútu MIT vytvorili novú aditívnu výrobnú techniku, ktorá umožňuje pomocou 3D tlačiarne rýchlo vytlačiť štruktúry pomocou tekutého kovu. V praxi by táto výrobná metóda mohla pomôcť vyrábať veľké kovové komponenty, napríklad kovový rám stoličky len v priebehu niekoľkých minút.
Vedci novú metódu nazvali liquid metal printing, alebo skrátene LMP. Funguje na princípe nanášania roztaveného hliníka na predom definovanú cestu a na drobné sklenené guľôčky. Hliník rýchlo stuhne a vytvorí trojdimenzionálnu štruktúru. Nový proces je podľa vedcov najmenej 10-krát rýchlejší než porovnateľné tradičné výrobné metódy. Zároveň roztavovanie hliníka je v tomto prípade efektívnejšie než pri použití iných metód.
Zároveň má však jeden výrazný nedostatok. Aby mohli vedci pomocou 3D tlačenia vytvoriť veľké štruktúry rýchlejšie, musia obetovať rozlíšenie. Znamená to, že pomalšie aditívne techniky môžu vytvoriť detailnejšie objekty. Aj napriek tomuto nedostatku by nová metóda LMP mohla nájsť uplatnenie v určitých oblastiach architektúry, stavebníctva či industriálneho dizajnu. Fungovať by mohla v prípadoch, kde sa nevyžadujú extrémne jemné detaily. Zároveň vedci môžu pomocou nej rýchlo navrhnúť a vytvoriť rôzne prototypy s recyklovaným kovom alebo šrotom.
“Naša práca ide úplne iným smerom v oblasti toho, ako uvažujeme o výrobe z kovu. Metóda LMP má svoje veľké výhody, no zároveň aj nedostatky. Zároveň však vieme, že množstvo bežných objektov, napríklad stoly, stoličky či budovy, nepotrebujú extrémne veľké detaily. Rýchlosť, veľkosť a energetická úspornosť sú v tomto prípade dôležitejšími faktormi,” tvrdí Skylar Tibbits, jeden z autorov štúdie.
Oproti iným 3D tlačiarenským metódam pracujúcim s kovmi metóda LMP drží materiál roztavený počas výrobného procesu. Tým dokázali vedci odstrániť niektoré štrukturálne slabiny. Tie bežne vznikali pri opakovanom roztavovaní materiálu.
Budúcnosť výrobného priemyslu
Nová práca stavia na predchádzajúcich výskumoch. Počas nich výskumníci vytvorili rýchlu tlačiarenskú technológiu s gumou. Tentokrát namiesto gumy vytvorili stroj schopný pracovať s roztaveným hliníkom. Roztavený kov nanáša na potrebné miesto vysokorýchlostná tryska. Autori štúdie vysvetľujú, že metóda LMP dokáže vytvoriť aj väčšie štruktúry za pár sekúnd, pričom následne musí hliník vychladnúť počas niekoľkých minút. Hliník si vedci vybrali preto, lebo sa bežne používa v stavebníctve a možno ho efektívne a lacno recyklovať.
Neprehliadnite
3D tlačiareň zohreje hliník na teplotu 700 stupňov Celzia a následne ho drží roztavený v grafitovej peci. Následne sa materiál nanáša pomocou keramickej trysky na predom určenú cestu. Výskumníci zistili, že čím viac hliníka dokážu roztaviť, tým rýchlejšie tlačiareň pracuje.
“Roztavený hliník zničí takmer všetko, čo mu príde do cesty. Začínali sme s oceľovou tryskou, než sme prešli na titán a skončili pri keramike. Aj keramické trysky sa však dokážu upchať, pretože teplota v nich nie je jednotná,” tvrdí Zain Karsan, vedúci výskumu
Roztavený hliník nanášajú na granulovanú látku, vďaka čomu nepotrebujú podporné štruktúry, ktoré by držali roztavený kov. Výskumníci chcú v ďalších krokoch zdokonaľovať zariadenie. Na pláne majú zabezpečiť rovnomerné teploty v tryske, aby zabránili upchávaniu. Zároveň chcú zlepšiť celkovú kontrolu nad prúdením roztaveného kovu.
Komentáre