_ Metateza selectivă a olefinelor cu două lungimi de undă Imprimarea 3D: modul în care inginerii folosesc SWOMP

Imprimarea 3D a schimbat lumea. Acesta a permis industriilor aerospațiale, medicale, auto, producției și multor alte industrii să personalizeze piesele și prototipurile în moduri în care nu ar fi putut niciodată înainte. A crescut drastic flexibilitatea și eficiența costurilor, reducând în același timp risipa și timpul de producție. Dar multe materiale imprimate 3D nu sunt cele mai puternice.

O echipă de chimiști și oameni de știință în materiale de la Sandia speră să schimbe asta. Ei au dezvoltat un nou proces de imprimare care imprimă materiale nemetalice mai puternice în timp record, de cinci ori mai rapid decât imprimarea 3D tradițională.

„Deschide o lume cu totul nouă a ceea ce poți construi și ce materiale 3D pot. să fie folosit pentru”, a spus cercetătorul de materiale Samuel Leguizamon.

El a condus echipa care a dezvoltat SWOMP, care înseamnă Selective Dual-Wavelength Olefin Metathesis 3D-Printing. După cum este indicat de numele său, folosește lumină cu două lungimi de undă, spre deosebire de procesul tradițional de imprimare.

În mod tradițional, imprimarea 3D în cuvă se realizează prin iradierea unei cuve de rășină lichidă fotosensibilă într-un model dorit.

Pe măsură ce rășina este expusă la lumină de sub cuvă, rășina se întărește și se întărește într-un strat de polimer. Polimerul întărit este apoi ridicat și un nou model este proiectat dedesubt pentru a întări straturile următoare.

O provocare: Pe măsură ce polimerul se întărește, acesta aderă la stratul anterior și la fundul cuvei. După fiecare strat, polimerul întărit trebuie dezlipit încet din cuvă pentru a preveni deteriorarea, încetinind semnificativ procesul de imprimare 3D.

Colega creatoare Leah Appelhans a spus că este un fel ca la copt prăjiturile. „După ce coaceți fursecurile, trebuie să le lăsați să se răcească. Dacă ar fi să încercați să decojiți prăjitura caldă de pe foaia de prăjituri, este moale și se rupe. Același lucru s-ar întâmpla cu o imprimantă 3D dacă ați încerca să faceți rapid. imprimați fiecare strat. Lucrarea dvs. s-ar deforma."

Samuel, Leah, fostul Sandian Jeff Foster și cercetătorul în polimeri Alex Commisso au inventat o modalitate de a răci „cookie-urile” mai repede.

Cheia este combinarea a două lumini. În acest caz, lumină ultravioletă și albastră.

Echipa s-a inspirat dintr-o tehnică cunoscută sub denumirea de imprimare cu interfață lichidă continuă, împreună cu o abordare de imprimare care utilizează lumină cu lungime de undă dublă pentru polimerizări pe bază de acrilic.

Cu el, au creat SWOMP.

„Încă imprimați strat cu strat, dar utilizați o a doua lungime de undă a luminii pentru a preveni polimerizarea în partea de jos a cuvei. Deci nu aderă. până jos”, a spus Samuel. „Aceasta înseamnă că puteți ridica mai rapid partea polimerică întărită și puteți accelera semnificativ procesul de imprimare.”

Dar acest nou proces nu se referă doar la eficiență. Este vorba despre a face materialele imprimate 3D mai puternice și mai versatile. Majoritatea materialelor imprimate prin polimerizare în cuvă sunt pe bază de acril, nu cel mai puternic material.

„Este foarte greu să utilizați aceste materiale în lucruri precum aeronave și spațiu, aerospațial și auto. Sunt medii foarte dure.” Directorul de licențe Sandia a spus Bob Sleeper.

Această echipă a apelat la materialul diciclopentadienă, care este utilizat în mod obișnuit în producția de vopsele, lacuri și ignifugă pentru materiale plastice. Ei au reușit să dezvolte o modalitate de a-l polimeriza mai rapid cu lumină, astfel încât să poată fi folosit mai eficient în imprimarea 3D.

„Am schimbat elementele de bază ale materialelor de la pe bază de acrilic la pe bază de olefine. ", a spus Samuel. „Ceea ce ne permite să imprimăm materiale care sunt mult mai dure.”

„Asta este frumusețea a ceea ce fac”, a spus Bob. „Aveți piese din plastic de foarte înaltă calitate, care sunt realizate foarte precis prin utilizarea luminii într-un mod foarte nou.”

Această echipă speră că noul lor proces de imprimare va deschide lumea imprimării 3D.

„Ceea ce încercăm să facem este să construim cutia de instrumente cu materialele disponibile”, a spus Leah. „Vrem ca designerii, cercetătorii, inginerii să poată selecta tipul de material pe care doresc să-l folosească.”

Într-o zi, ei speră să vadă aceste piese imprimate 3D în rachete, motoare, baterii, poate chiar și în aplicațiile de fuziune. Samuel a spus că discută deja cu cercetătorii de la Lawrence Livermore National Laboratory pentru a explora aplicații. „Se pare că monomerii sunt deja utilizați în componentele de fuziune. De obicei nu te gândești la un polimer folosit în fuziune, dar este cu adevărat un potențial interesant.”

Echipa vede, de asemenea, o lume în care 3D imprimarea se poate face mai ușor în zone îndepărtate. „Ne uităm la locații în care utilajele și piesele nu sunt ușor disponibile; cum ar fi în spațiu, pe Lună sau în Orientul Mijlociu la o bază militară americană”, a spus Bob. „Poți să aduci cu tine niște materiale ușoare și să faci tot ce ai nevoie pe loc.”

Samuel, care a crescut în orășelul Wagener, Carolina de Sud, se gândește, de asemenea, la aplicații care ar putea ajuta la mai aproape. acasă.

„Am cai. Am crescut într-o zonă rurală, tatăl meu era potcovar, așa că mă gândesc la modalități de a face potcoave pentru caii de curse. Trebuie să fie rezistente la impact, dar prin modificarea proprietăților materialului, stresul poate fi mai bine răspândit și poate avea impact în spațiul potrivit pe copită. L-ați putea gândi ca fiind branțuri pentru cai.”

Posibilitățile sunt nesfârșite.

„Cred că ceea ce m-a atras la chimie în primul rând este potențialul de a face ceva care nu a mai existat niciodată”, a spus Leah. „Lucrul distractiv despre imprimarea 3D este că aplici acele cunoștințe chimice la ceva care are un rezultat foarte concret. Ceva pe care îl poți vedea și ține în mâini.”

(Fluierul)