Οι ερευνητές αναπτύσσουν παραμορφώσιμα ακροφύσια που μπορούν να ελέγξουν την κατεύθυνση των ινών σε τρισδιάστατα τυπωμένα αντικείμενα

Ενσωμάτωση ινών σε τρισδιάστατα τυπωμένα αντικείμενα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αυξήσει την αγωγιμότητα ή επιπλέον δύναμη αυτών των αντικειμένων. Τώρα, οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει ένα παραμορφώσιμο ακροφύσιο εκτύπωσης για να αλλάξουν την κατεύθυνση αυτών των ινών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκτύπωσης. Γενικά, οι σύντομες ίνες των λειτουργικών υλικών όπως ο άνθρακας αναμιγνύονται απλά στο μέσο εκτύπωσης και εξωθούνται έπειτα μαζί. Ως εκ τούτου, συνήθως καταλήγουν σε ένα τυχαίο χάος σε σχέση με το άλλο. Αυτό είναι δυνατό για ορισμένες εφαρμογές, αλλά δεν είναι εφικτό για άλλες εφαρμογές.

Προκειμένου να βρεθεί μια εναλλακτική λύση με περισσότερο έλεγχο, οι μηχανικοί του Πανεπιστημίου του Maryland χρησιμοποίησαν τη διαδικασία «εκτύπωσης PolyJet» για να δημιουργήσουν ένα πρωτότυπο ακροφύσιο εκτύπωσης με έναν διογκώσιμο ενεργοποιητή στην πλευρά του ακροφυσίου. Με επιλεκτικά σχέδιο αέρα μέσα και έξω, το σχήμα του ακροφυσίου αλλάζει, αλλάζοντας την κατεύθυνση της ίνας στο ενιαίο μέσο εκτύπωσης που εξωθεί συνεχώς.

Κατά τη δοκιμή της συσκευής, η δομή τυπώθηκε με ένα υδρογέλη που περιείχε μικροΐνες άνθρακα. Σε ορισμένες περιοχές, ο σχετικά τυχαίος προσανατολισμός των ινών προκαλεί το υλικό να πρηστεί εξίσου προς όλες τις κατευθύνσεις όταν απορροφά το νερό. Σε άλλες περιοχές, η κατεύθυνση ινών είναι σχετικά συνεπής, προκαλώντας το υλικό να επεκταθεί σε μία κατεύθυνση.

Αυτή η τεχνολογία μπορεί να βρει τη θέση της σε ένα πεδίο που ονομάζεται "4D εκτύπωση", στο οποίο 3D τυπωμένα αντικείμενα αλλάζουν το σχήμα τους σε απάντηση σε εξωτερικά ερεθίσματα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για πιο παραδοσιακά τρισδιάστατα τυπωμένα αντικείμενα που έχουν διαφορετικές ελαστικές, θερμικές, μαγνητικές ή ηλεκτρικές ιδιότητες σε διαφορετικές περιοχές.

«Με την παροχή των ερευνητών με μια προσιτή μέθοδο στα τρισδιάστατα ίνα-γεμισμένα υλικά τυπωμένων υλών και τον προσανατολισμό ινών τους όπως απαιτείται, ελέγχοντας με αυτόν τον τρόπο την τελική απόδοσή τους, αυτή η εργασία ανοίγει την πόρτα στις νέες εφαρμογές της τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιούν αυτές τις μοναδικές υλικές ιδιότητες και τις μοναδικές λειτουργίες που επιτυγχάνουν,» εν λόγω Ryan Sochol, ένας αναπληρωτής καθηγητής που συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα.

Μια εργασία σχετικά με αυτή την έρευνα με επικεφαλής τον Κόνορ Άρμστρονγκ δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Advanced Materials Technology.