Технологията на триизмерен печат се е разви неимоверно много през последните години и днес почти няма област или индустрия, в която да не се използва.
Огромната си популярност 3D печатът придоби заради редица предимства, сред които:
- Бързо прототипиране
- Създаване на различни по сложност 3D обекти за бита и индустрията
- Съкращаване времето на изработка на прототипи и крайни продукти
- Минимизиране на отпадъците при производство и други
Чрез тази технология можем да отпечатваме разнообразна гама от обекти от пластмаса или от метал, но поради разликите в температурите на топене на пластмасата и метала доскоро се считаше невъзможно на един 3D принтер да бъде отпечатан триизмерен обект, който комбинира заедно двата материала.
3D печат в метал и пластмаса – все пак е възможно
В края на 2020 година екип изследователи от университета Waseda в Япония изненада технологичния свят, като разработи металопластична хибридна техника за 3D печат. Особеното на тази иновативна техника е, че чрез нея могат да бъдат създадени (3D принтирани) пластмасови обекти с адхезивно метално покритие върху определени зони.
За да могат да отпечатат обекти от пластмаса и метал, учените използват метод на двойно екструдиране, който се различава значително от конвенционалния метод за добавяне на метално покритие върху 3D отпечатани обекти.
Конвенционален метод срещу метода на двойно екструдиране
Конвенционален метод
При него вече отпечания пластмасов обект се потапя в разтвор, съдържащ паладий, който полепва върху повърхността му. След това обектът се потапя в безелектролитна вана, която използвайки паладия като катализатор, кара металните йони да се прикрепят към обекта от пластмаса.
Този начин на нанасяне на метално покритие не само доста по-бавен, но и има куп недостатъци, основните от които са, че металното покритие полепва неравномерно и не прилепва много добре върху пластмасовата структура.
Метод на двойно екструдиране
Новият пластмасово – метален 3D печат има уникален дизайн и разполага с две дюзи, които могат да изтласкват двата материала наведнъж – едната дюза екструдира стандартна разтопена пластмаса (ABS или акрилонитрил бутадиен стирен), а другата PdCl2 (вид паладий).
Методът позволява селективно отлагане на слоеве на паладиевото съединение чрез редуване между двете дюзи.
След като обекта бъде принтиран, подобно на конвенционалния метод се потапя в безелектролитна вана, за да могат металните йони да се закрепят само върху избраните области на пластмасовия елемент.
Предимства на метода за двойно екструдиране пред конвенционалния
При проведените редица тестове на металопластичната хибридна техника за 3D печат е установено, че при него адхезията на металното покритие е много по-висока в сравнение с конвенционалния подход.
Освен това, тъй като паладия се зарежда директно в суровината, не се изисква да бъдат използвани каквито и да е допълнителни химикали, за да се насърчи отлагането на катализатора.
Това е особено важно, като се има предвид, че при конвенционалния метод се използват токсични химикали като хромова киселина, които причиняват щети не само на 3D принтирания обект, но и върху околната среда.
Хибридизираната триизмерна технология е напълно съвместима и много лесно може да се интегрира и използва при почти всички FDM 3D принтери.
Къде може да намери приложение хибридният 3D печат за метална пластмаса?
Истината е, че този метод на триизмерно принтиране е дълго чакан от редица индустрии. Много голяма полза от него ще имат производителите на електронни компоненти като производство на платки, резистори, тензодатчици, транзистори и други.
Двойното екструдиране ще намери приложение и в роботиката, където отдавна чакат подобна иновация да се появи.
Благодарение на този подход на принтиране ще се оптимизират и различни процеси в :
- автомобилостроенето
- инженерството
- строителството
- архитектурата
- астронавтиката – и във всяка друга област или индустрия, която се нуждае от продукти с пластмасова основа и метализирани зони.
Учените от Waseda очакват този метод да намери приложение и в разработването и усъвършенстването на изкуствения интелект.
Полза от подхода за двойно екструдиране ще има в здравеопазването, медицинските и сестринските грижи, денталната медицина и други, като идеята на създателите на метода е да направят здравеопазването и медицинските грижи много по-добри, отколкото са в момента.
Техниката на хибридизация ще доведе до още по-голямо намаляване на времето на производство, тъй като инженерите и дизайнерите ще могат да създават по-функционални прототипи, както и напълно готови за производство обекти.
Освен това хибридизацията ще доведе до намаляване времето за пускане на пазара отпечатаните пластмасови продукти с метално покритие, което от своя страна ще доведе и до увеличаване на продажбите.
В комбинация с бързото прототипиране, този метод ще позволи не само още по-бързо изготвяне на прототип, който да издържи на необходимите тестове, но и ще позволи на компаниите да представят проекта на клиента много по-бързо от всички останали компании, които разчитат само на традиционните методи на 3D печат.
Разбира се, въвеждането на двойното екструдиране към момента е още в началото си и ще трябва да почакаме, за да можем да се възползваме от продуктите, отпечатани по този метод.
А докато това стане и хибридните 3D принтери с двойно екструдиране навлязат по-широко, ще трябва да се придържаме към създаване на триизмерни обекти или от пластмаса, или от метал на познатите ни принтери и да се възползваме от възможностите, които те ни предлагат.