Naukowcy z Bristolu opracowali technologię druku 3D z materiałów kompozytowych

Rynek materiałów do drukarek 3D ma się całkiem nieźle i rozwija się bardzo dynamicznie. Nie ma praktycznie miesiąca, żeby nie pojawiły się jakieś nowości w tym segmencie. Obecnie mamy trend na materiały lekkie i zarazem możliwie jak najbardziej wytrzymałe. Niezależnie od tego, jak mocne są to tworzywa, to raczej nigdy – a przynajmniej nie prędko, dorównają one prawdziwym materiałom kompozytowym, a te póki co są poza możliwościami technicznymi druku 3D. Cóż, tak przynajmniej było jeszcze kilka dni temu…

Zespół inżynierów z Uniwersytetu w Bristolu opracował właśnie nowy rodzaj hybrydowego druku 3D. Metoda ta łączy w sobie kombinację technologii „biurkowych” drukarek 3D z technologią żywic światłoutwardzalnych oraz fal ultradźwiękowych. Można więc powiedzieć, że cały proces przebiega przy użyciu istniejących już technologii druku 3D i jest „tylko” wynikiem odpowiedniego ich połączenia. Z takiego właśnie połączenia jesteśmy w stanie tworzyć bardzo wytrzymałe i lekkie kompozyty, takie jak odmiany stosowane do produkcji rakiet tenisowych, kijów golfowych, profesjonalnych rowerów, czy nawet części do samolotów.

Materiały kompozytowe powstają przede wszystkim przez połączenie mikrostruktur włókna szklanego lub włókna węglowego z materiałem z tworzywa sztucznego. Cała tajemnica tkwi w odpowiednim ułożeniu tych włókien, ponieważ tylko wtedy są w stanie tworzyć wystarczająco wytrzymałe i trwałe „wiązania”. Użycie tworzywa sztucznego ma natomiast wpływać na możliwie najniższą masę kompozytu. Obecnie stosowane techniki druku 3D nie są w stanie zapewnić takiego odpowiedniego ułożenia mikro włókien, albo ściślej mówiąc nie mamy po prostu wpływu na to w jaką strukturę się one dopasują.

Na rozwiązanie tego problemu wpadli naukowcy z Bristolu. Odkryli oni proces, w którym zanurzone w światłoutwardzalnej żywicy włókna szklane, pod wpływem pola ultradźwiękowego wytwarzanego przez parę przetworników, układają się do żądanej struktury. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy fale dźwiękowe skierowane w ciekły materiał posiadają ściśle określoną częstotliwość. W kolejnym etapie, przy użyciu wiązki laserowej, żywica zostaje utwardzona. W rezultacie otrzymujemy materiał kompozytowy, który ma takie same właściwości jak ten wytwarzany w tradycyjny sposób.

Technologia ta otwiera też możliwości na wprowadzenie zupełnie nowych kompozytów, które nie mogą być wytwarzane tradycyjnymi metodami. Tradycyjne sposoby pozwalają bowiem tylko na dwuwymiarowe opcje ułożenia włókien, podczas gdy technologia „soniczna”, przy odpowiednim doborze częstotliwości, pozwala na orientowanie włókien w trzech wymiarach.

Inną, bardzo ciekawą opcją na zastosowanie metody ultradźwiękowej jest wytwarzanie inteligentnych materiałów, ze zdolnością do samoregeneracji. Naukowcy badają właśnie możliwość osadzania w materiale, rurek wypełnionych nieutwardzoną żywicą. W razie uszkodzenia materiału, ciecz została by uwolniona, naprawiając ubytek. Możliwe jest też umieszczanie struktur, które będą absorbować, przechowywać i przesyłać energię elektryczną lub dane. Jak widać możliwości jest już całkiem sporo i z pewnością z czasem, pojawi się ich znacznie więcej.

Źródło: www.3dprint.com