Istraživači razvijaju deformabilne mlaznice koje mogu kontrolirati smjer vlakana u 3D tiskanim objektima

Ugradnja vlakana u 3D tiskane objekte može se koristiti za povećanje vodljivosti ili dodatne čvrstoće tih objekata. Inženjeri su razvili deformabilnu mlaznicu za ispis kako bi promijenili smjer tih vlakana tijekom procesa ispisa. Općenito, kratka vlakna funkcionalnih materijala kao što je ugljik jednostavno se miješaju u medij za ispis, a zatim ekstrudiraju zajedno. Stoga obično završe u slučajnom neredu s obzirom jedni na druge. To je moguće za neke prijave, ali nije izvedivo za druge aplikacije.

Kako bi pronašli alternativu s većom kontrolom, inženjeri na Sveučilištu Maryland koristili su proces "PoliJet printanja" kako bi stvorili prototip ispisne mlaznice s aktuatorom na napuhavanje na bočnoj strani mlaznice. Selektivnim uvlačenjem zraka u i van mijenja se oblik mlaznice, mijenjajući smjer vlakana u jednom tiskanom mediju koji kontinuirano ekstrubira.

U testu uređaja struktura je tiskana hidrogelom koji sadrži ugljične mikrovlakane. U nekim područjima, relativno slučajna orijentacija vlakana uzrokuje da materijal jednako nabubri u svim smjerovima kada apsorbira vodu. U drugim područjima, smjer vlakana je relativno dosljedan, uzrokujući širenje materijala u jednom smjeru.

Ova tehnologija može pronaći svoje mjesto u polju nazvanom "4D ispis", u kojem 3D tiskani objekti mijenjaju svoj oblik kao odgovor na vanjske podražaje. Također se može koristiti za tradicionalnije 3D tiskane objekte koji imaju različita elastična, toplinska, magnetska ili električna svojstva u različitim područjima.

"Pružajući istraživačima pristupačnu metodu za kompozitne materijale ispunjene 3D print vlaknima i kontroliraju njihovu orijentaciju vlakana prema potrebi, čime kontroliraju svoje konačne performanse, ovaj rad otvara vrata novim primjenama 3D ispisa koji koriste Ova jedinstvena svojstva materijala i jedinstvene funkcije postižu", rekao je Ryan Sochol, izvanredni profesor koji je sudjelovao u ovom istraživanju.

Rad o ovom istraživanju koje je vodio Connor Armstrong nedavno je objavljen u časopisu Advanced Materials Technology.