Pencetakan 3-D morphing yang perkasa
Spotlight

Pencetakan 3-D morphing yang perkasa


Nozel morphing beraksi, bahan komposit isi serat pencetakan 3-D dengan kontrol penyelarasan serat sesuai permintaan untuk “pencetakan 4D. Kredit: University of Maryland

Insinyur di University of Maryland (UMD) telah menciptakan nozel pencetakan 3-D yang mengubah bentuk atau “morphing” yang ditampilkan sebagai Frontispiece di edisi 5 Januari jurnal Teknologi Material Canggih.

Nozel morphing tim menawarkan kepada para peneliti cara baru untuk pencetakan 3-D “komposit berisi serat” —bahan yang terbuat dari serat pendek yang meningkatkan sifat khusus di atas komponen cetak 3-D tradisional, seperti meningkatkan kekuatan bagian atau konduktivitas listrik. Tantangannya adalah bahwa properti ini didasarkan pada arah atau “orientasi” dari serat pendek, yang hingga saat ini sulit dikontrol selama proses pencetakan 3-D.

“Saat mencetak 3-D dengan nosel morphing, kekuatan terletak pada aktuator sampingnya, yang dapat digelembungkan seperti balon untuk mengubah bentuk nosel, dan pada gilirannya, orientasi seratnya,” kata Ryan Sochol, seorang asisten profesor di bidang teknik mesin dan direktur Laboratorium Bioinspired Advanced Manufacturing (BAM) di Sekolah Teknik A. James Clark UMD.

Untuk mendemonstrasikan pendekatan baru mereka, para peneliti mengarahkan pandangan mereka pada aplikasi ‘pencetakan 4-D’ yang sedang berkembang. “Pencetakan 4-D mengacu pada konsep yang relatif baru dari objek pencetakan 3-D yang dapat membentuk kembali atau mengubah tergantung pada lingkungannya,” kata profesor teknik mesin UMD David Bigio, salah satu penulis studi tersebut. “Dalam pekerjaan kami, kami melihat bagaimana bagian cetakan membengkak saat terendam air, dan secara khusus, jika kami dapat mengubah perilaku pembengkakan itu menggunakan nosel morphing kami.”

Kemajuan terbaru dalam pencetakan 4-D mengandalkan bahan yang mampu melakukan ekspansi ‘anisotropik’, membengkak lebih banyak ke satu arah daripada yang lain, serta ekspansi ‘isotropik’, membengkak secara identik ke segala arah. Sayangnya, peralihan di antara kondisi ini biasanya mengharuskan peneliti untuk mencetak dengan banyak bahan berbeda.

“Yang menarik adalah menemukan bahwa kami dapat menyebabkan satu bahan cetakan mengalami transisi antara pembengkakan anisotropik dan isotropik hanya dengan mengubah bentuk nosel selama proses pencetakan 3-D,” kata Connor Armstrong, penulis utama studi tersebut. Armstrong mengembangkan pendekatan tersebut sebagai bagian dari penelitian tesis MS-nya di UMD.

“Yang terpenting, kemampuan nosel untuk morf dan bahkan menaikkan skor dalam hal sifat pembengkakan tidak terbatas pada pencetakan 4-D,” kata rekan penulis studi dan mahasiswa sarjana teknik mesin yang baru saja lulus, Noah Todd. “Pendekatan kami dapat diterapkan untuk pencetakan 3-D banyak bahan komposit lainnya untuk menyesuaikan sifat elastis, termal, magnet atau listriknya misalnya.”

Menariknya, untuk membuat nosel morphing itu sendiri, tim tersebut sebenarnya menggunakan teknologi pencetakan 3-D yang berbeda yang disebut PolyJet Printing. Pendekatan berbasis inkjet multi-material yang ditawarkan oleh Terrapin Works 3-D Printing Hub UMD memungkinkan para peneliti untuk mencetak nozel 3-D mereka dengan bahan fleksibel untuk aktuator samping tiup dan saluran pusat yang berubah bentuk, tetapi kemudian bahan kaku untuk selubung luar dan port akses.

“Penggunaan pencetakan PolyJet 3-D multi-material memungkinkan kami merancang nozel dengan rentang daya operasi atau serangkaian besaran tekanan yang pada dasarnya dapat direproduksi di semua laboratorium penelitian,” kata rekan penulis studi dan Ph.D teknik mesin. . kandidat Abdullah Alsharhan.

Dalam satu penerapan pendekatan baru ini, tim sedang mengeksplorasi penggunaan strategi mereka untuk mewujudkan aplikasi biomedis di mana benda cetak massal dapat terbentuk kembali dengan adanya rangsangan tertentu dari tubuh. Tim juga sedang berdiskusi dengan beberapa laboratorium DoD untuk menggunakan morphing nozzle guna mendukung produksi senjata untuk pertahanan dan sistem militer lainnya.

“Dengan memberi para peneliti cara yang dapat diakses untuk mencetak material komposit berisi serat cetak 3-D dengan kontrol sesuai permintaan atas orientasi seratnya, dan dengan demikian, kinerja tertinggi mereka,” kata Sochol, “pekerjaan ini membuka pintu untuk aplikasi baru 3 Pencetakan -D yang memanfaatkan sifat material unik ini dan kemampuan khas yang mereka aktifkan. ”


Lab membuat pencetakan 4-D lebih praktis


Informasi lebih lanjut:
Connor D. Armstrong dkk, Morphing-Nozzle 3D Printing: Sebuah Nozel Morphing Cetak 3D untuk Mengontrol Orientasi Serat selama Pembuatan Aditif Komposit (Adv. Mater. Technol. 1/2021), Teknologi Material Canggih (2021). DOI: 10.1002 / admt.202170004

Disediakan oleh University of Maryland

Kutipan: Pencetakan 3-D Mighty morphing (2021, 6 Januari) diambil 6 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-mighty-morphing-d.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini