Znanstveniki so razvili tehniko za mikroskopsko 3D tiskanje s kovinami, imenovano HIAM

Skupina inženirjev s Kalifornijskega tehnološkega inštituta je razvila tehniko za 3D tiskanje kovin pri mikroskopskih ločljivostih. Tehnologija se imenuje HIAM (hydrogel infusion additive manufacturing) - dodajalna proizvodnja z infuzijo hidrogelov.

Po besedah znanstvenikov je tehnologijo HIAM mogoče uporabiti za 3D-tiskanje tako iz čistih kovin kot tudi iz različnih zlitin, pri čemer je treba le nekoliko prilagoditi nastavitve "tiskalnika". Ta tehnika je lahko osnova inovativnih proizvodnih postopkov za izdelavo drobnih sestavnih delov za mikroelektronske mehanske sisteme (MEMS), biomedicinske naprave in dele za mehanizme za prenos toplote. Pri 3D-tiskanju se predmet zgradi tako, da se na podlago plast za plastjo dodaja material, od tod tudi ime "aditivna tehnologija". Ta pristop omogoča izdelavo struktur, ki jih ne bi bilo mogoče izdelati s tradicionalnimi metodami oblikovanja kovin, kot sta kovanje ali litje, ali z metodami, ki temeljijo na odstranjevanju materiala (rezkanje, jedkanje). Vendar pa ima tudi svoje omejitve.

Sodobni postopki 3D tiskanja kovin delujejo tako, da se kovinski prah izpostavi laserju, ki se stopi in nato strdi v želeno obliko. Tako lahko strokovnjaki ustvarijo modele z ločljivostjo približno 100 mikronov, kar je približno debelina dveh listov papirja. Težava te tehnike je, da imajo nekatere kovine, kot je baker, tako visoko toplotno prevodnost, da se ob izpostavljenosti laserju s popolnoma nastavljeno ostrino toplota razširi in stopi prah zunaj izbranega območja izdelka. Posledično to vpliva na natančnost dela in ločljivost tiska.

V enem od laboratorijev Kalifornijskega tehnološkega inštituta je skupina inženirjev razvila bistveno drugačen pristop k 3D-tiskanju kovin. Namesto neposrednega tiskanja s kovino ali zlitino najprej izdelajo nekakšno ogrodje iz hidrogelov, nato pa ga napolnijo s kovinskim "črnilom". Hidrogeli so materiali, izdelani iz prožnih polimernih verig, ki se ne raztapljajo v vodi. Izpostavljenost UV-svetilki nizke moči v njih sproži kemično reakcijo navzkrižne polimerizacije. S ponavljanjem tega postopka lahko polimer nastavite na želeno matrico - v tem primeru na obliko, v katero je vneseno "črnilo". Slednje so kovinske soli, raztopljene v vodi.

Kovinski ioni prodrejo v strukturo hidrogela in je ne le prekrijejo. Nato se struktura zapeče v pečici pri temperaturi od 700 do 1100 C°, odvisno od materiala. Ker je temperatura taljenja kovin višja od temperature izgorevanja hidrogela, polimer popolnoma "izhlapi", kovina pa ostane nedotaknjena. Poleg tega izpostavljenost vročini povzroči, da se celotna struktura skrči in končni izdelek postane še bolj miniaturen. Omeniti velja, da tehnologija 3D-tiska HIAM znanstvenikom omogoča ustvarjanje predmetov iz čistih kovin, kovinskih zlitin in večkomponentnih kovinskih sistemov z ločljivostjo do 40 mikronov - manj kot polovica debeline človeškega lasu. Med poskusi so raziskovalci za tiskanje uspešno uporabili baker, nikelj, srebro in različne zlitine. Za nadaljnji razvoj in komercializacijo tehnike je eden od njenih avtorjev ustanovil podjetje 3D Architech: zdaj se zanjo pridobiva licenca.

Comments