Drukowanie 3D do góry nogami, czyli sposób na wielomateriałowy druk 3D w technologii SLS

Druk 3D w technologii proszkowej z więcej niż jednego rodzaju materiału to nadal ogromne pole w zakresie wdrażania innowacji. Jednym z pionierów w tej dziedzinie jest start-up Aerosint, który kilka miesięcy temu zaprezentował pierwsze efekty swojej wielomateriałowej technologii druku 3D. Sekretem ich technologii było na selektywne nanoszenie materiałów, a nie tworzeniu pełnych warstw jak w przypadku większości dotychczas wykorzystywanych technologii SLS.

Na inny sposób druku 3D z więcej niż jednego proszku wpadli naukowcy z Uniwersytetu Columbia. Zdecydowali się na całkowita zmianę w konstrukcji urządzenia, dzięki czemu umożliwili spajanie różnych proszków materiałów polimerowych w tym samym procesie druku 3D. Ich technologia została nazwana ILS (od angielskiego Inverted Laser Sintering)

Technologia SLS, w klasycznym wydaniu polega na selektywnym spajaniu wiązką lasera proszku, warstwa po warstwie. Naukowcy z Uniwersytetu Columbia, zamiast utwardzać materiał wiązką lasera kierowaną z góry stosują źródło światła zlokalizowane… pod warstwą proszku. Odwracając konstrukcję, naukowcy zdecydowali się również na zastąpienie litego dna pojemnika z proszkiem płytą z szkła borokrzemowego, aby umożliwić przenikanie światła lasera. Gotowy wydruk, złożony z naprzemiennych warstw materiału, osadzany jest na szklanej płytce umieszczonej nad warstwą materiału (podobnie jak w technologii SLA).

Celem wdrożenia zmian w konstrukcji urządzenia było umożliwienie wytwarzania z więcej niż jednego materiału polimerowego. Jak mówi John Whitehead, odpowiedzialny za realizację badań, wyniki prowadzonych eksperymentów napawają nadzieją i dają szansę na rozszerzenie spektrum zastosowań technologii SLS. Jako przykłady zastosowań, zespół naukowy podaje tworzenie funkcjonalnych prototypów, a w dalszej przyszłości części użytkowych jak komponenty urządzeń elektrycznych (np. płytek drukowanych PCB).

Metoda ILS rozwiązuje kilka problemów, jakich nastręcza druk 3D w technologii SLS, takich jak konieczność rozgrzewania całego obszaru roboczego do wysokich temperatur czy możliwość druku 3D z jednego materiału jednocześnie. Jak dotąd, naukowcom udało się stworzyć strukturę, złożoną z 50 naprzemiennych warstw materiału. Element ma wysokość 2,18 mm i został stworzony z dwóch najpopularniejszych materiałów w druku 3D z proszków – TPU i PA12.

Naukowcy mówią, ze udowadnia to wykonalność realizacji procesu i pozwala na realizację dalszych testów z wykorzystaniem innych materiałów czy bardziej skomplikowanych struktur geometrycznych. Zapowiadają, że będą prowadzić również prace nad optymalizacją urządzenia.

Szczegóły przedsięwzięcia opisane zostały w publikacji “Inverted multi-material laser sintering”, która opublikowana została w czasopiśmie naukowym Additive Manufacturing.

Źródło: sciencedirect.com, newatlas.com