Kilkumilionowy grant dla badań nad nowymi sposobami druku 3D na zlecenie Departamentu Obrony USA

0

Głównym czynnikiem warunkującym dobór odpowiedniego materiału do wydruku przestrzennego elementu jest jego docelowe zastosowanie oraz środowisko pracy. Do najbardziej ekstremalnych warunków w jakich mogą funkcjonować wydruki przestrzenne  niewątpliwie można zaliczyć te panujące w przestrzeni kosmicznej. Odporność na ogromne wahania temperatury czy okruchy skalne rozpędzone do wysokiej prędkości – to tyko niektóre z wymagań stawianych tworzywom umieszczanym na orbicie ziemskiej.

Departament Obrony Stanów Zjednoczonych prace nad tak wymagającymi tworzywami powierzył Teresie Pollock, pracownikowi wydziału inżynierii materiałowej Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Przyznanie blisko $3 milionowe stypendium ma zainicjować pięcioletni cykl badań prowadzący do  powstania specjalistycznej platformy do druku 3D przy użyciu innowacyjnych materiałów o szczególnym zastosowaniu (m.in. rakiety, silniki lotnicze czy ponaddźwiękowe obiekty latające). Tak wysoka kwota przeznaczona na projekt badawczy daje szerokie spektrum możliwości oraz perspektywy dla innowacyjnych rozwiązań w branży technologii addytywnych.

Jak przyznaje laureatka, drukowanie przestrzenne zaawansowanych geometrii z niekonwencjonalnych materiałów jest przedsięwzięciem obarczonych wieloma restrykcyjnymi normami. Podjecie wyzwania, jakim jest projekt badawczy na zlecenie Departamentu Obrony jest szansą na zoptymalizowanie zarówno procesów wytwarzania jak i składu materiałów co w przyszłości może przynieść wymierne korzyści dla całej wspólnoty druku 3D. Prowadzone wcześniejsze prace nad strukturą fizyczną tworzyw przystosowanych do druku przestrzennego stały się doskonałym gruntem do dalszych badań nad metodami wytwarzania addytywnego przy zastosowaniu energii wiązki elektronów.

Technologie druku przestrzennego z metalu uważane są za przyszłość technologii addytywnych, dlatego prace nad minimalizowaniem nakładów finansowych są ciągle realizowane. Głównym polem badań Teresy Pollack są metody oparte o tworzenie warstwowych struktur  korzystając z energii generowanej przez skupioną wiązkę elektronów ( Electron Beam Melting), a dokładniej sposób łączenia różnych proszków metalicznych w jednym cyklu produkcyjnym. Jak dotąd maksymalna ilość symultanicznie używanych materiałów ze względu na brak właściwych badań dotyczących reakcji chemicznych oraz procesów fizycznych zachodzących w trakcie topnienia oscyluje w granicach sześciu.

Schemat procesu tworzenia wielowarstwowej struktur przy pomocy wiązki elektronów

Obecnie naukowcy starają się opracować kompozytowe połączenie proszków, które pozwoli na otrzymanie doskonałych właściwości kilku metali w postaci jednego materiału, możliwe do otrzymania w czasie pojedynczego procesu wytwarzania. Dzięki monitorowaniu struktur w skali nanometrycznej badacze mogą stale szacować trafność zastosowanych połączeń hybrydowych. Jednak nadrzędnym celem zespołu badawczego jest zaprojektowanie open-source’owej platformy pozwalającej na zautomatyzowanie procesu druku przestrzennego z różnorodnych tworzyw, wykorzystując energię z wiązki elektronów.

Rozwiązanie pozwoli nie tylko na rozszerzenie możliwości zastosowania technologii przyrostowych w tworzeniu części eksploatacyjnych ale będzie pełniło również funkcje specjalistycznego sprzętu wykorzystywanego do określenia składu chemicznego, struktury oraz krystalografii materiału. Jest to szansa na znaczne oszczędności w trakcie cyklu badań pozwalające na wykonanie wieleu skomplikowanych pomiarów przy pomocy tylko jednego urządzenia.

Źródło: 3dprintingbusiness.directory

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.