Amerykańscy naukowcy prezentują metodę drukowania 3D materiałów wybuchowych w technologii FDM

Innowacyjne metody wykorzystania technologii przyrostowych, proponowane przez naukowców z najbardziej renomowanych uczelni na świecie zmieniają nasze dotychczasowe wyobrażenia na temat zastosowań druku 3D. Badaczom z amerykańskiego Uniwerystetu Purdue udało się opracować metodę druku przestrzennego z materiałów mogących generować duże ilości energii w czasie eksplozji, inicjowanej fizycznymi bodźcami zewnętrznymi. Projekt łączy dwa obszary zainteresowań naukowców – technologie przyrostowe oraz zagadnienia związane z inżynierią materiałów.

Mówiąc o tzw. „energetic materials” mamy na myśli materiały pirotechniczne lub wybuchowe, jednak ich zastosowania wykraczają znacznie poza standardowe, wydawałoby się oczywiste aplikacje. Jak podają twórcy projektu, tego typu materiały stosowane są m.in. w systemach poduszek powietrznych stosowanych w samochodach. W przypadku uderzenia, materiały o  podobnym charakterze (np. pirotechniczne generatory gazu) pod wpływem konkretnego impulsu inicjują napełnianie się poduszki gazem – od czasu ich reakcji zależy zdrowie, a nierzadko również życie pasażerów.

Według Allison Murray, doktorantki prowadzącej prace nad projektem, zastosowanie technologii przestrzennej w kontekście tworzenia nadruków z materiałów wybuchowych sprawia, że praca z nimi staje się o wiele bezpieczniejsza a tworzone konstrukcje bardziej precyzyjne. Interdyscyplinarny charakter zespół badawczego pozwala na wymianę doświadczeń z różnych dziedzin – współpraca pomiędzy naukowcami pracującymi nad zganieniami związanymi z inżynierią materiałową oraz specjalistami od druku przestrzennego doprowadziła do odkrycia niecodziennej metody.

Koncept tworzenia materiału opiera się na nakładaniu przy pomocy głowicy zarówno substancji czynnej jak i utleniacza, które występując samodzielnie są raczej inertne – substancje to koloidalne zawiesiny nanoglinu oraz nanocząsteczek tlenku miedzi połączone z odpowiednimi substancjami chemicznymi. Odpowiednio nadrukowana struktura w połączeniu z nanometrycznym termitem (materiał, który w reakcji redukcji wydziela duże ilości energii w postaci ciepła) pozwala na uzyskanie gwałtownej reakcji – spalanie materiału odbywa się temperaturze nawet 2500K a oprócz generowania dużej ilości ciepła towarzyszy mu również głośna fala uderzeniowa.

Za pomocą specjalistycznych urządzeń, m.in. mikroskopów skaningowych czy aparatów fotograficznych pozwalających na wykonanie setek zdjęć w ciągu zaledwie kilku sekund naukowcy mogli oszacować zależność intensywności reakcji od ilości nadrukowanych warstw substancji.

Dotychczasowe wyniki badań nad projektem są dowodem, że stworzenie reaktywnego materiału z dwóch względnie obojętnych substancji jest możliwe. Otwiera to całkiem nowe ścieżki rozwoju, pozwalające na przeprowadzenie szeregu projektów, których celem będzie opracowanie kolejnych materiałów energetycznych, które wcześniej uznano za niekompatybilne z procesami drukowania przestrzennego.

Źródło: 3ders.org