7
Τεχνολογία

Εκτύπωση σε τέσσερις (!) διαστάσεις

Εκτύπωση σε τέσσερις (!) διαστάσεις
Μια νέα χημική διαδικασία additive manufacturing προτείνει συναρπαστικές δυνατότητες για 4D εκτυπωμένα εξαρτήματα—όπως ιδιότητες που αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου.

Η τεχνολογία του 3D printing είναι μαζί μας εδώ και αρκετά χρόνια. Μάλιστα, είναι αυτή η οποία, όπως αναμένεται, όταν γίνει ευρέως διαδεδομένη, θα σηματοδοτήσει την είσοδο στην επόμενη βιομηχανική επανάσταση – αν και ομολογουμένως τα όρια των «επαναστάσεων» γίνονται όλο και πιο δυσδιάκριτα. Η βιομηχανική επανάσταση στην οποία τα προϊόντα δεν θα κατασκευάζονται «κάπου» και θα μεταφέρονται για να πωληθούν «κάπου αλλού», αλλά θα υπάρχουν ως αρχεία – templates και θα «εκτυπώνονται» επί τόπου, μόλις τα αγοράσεις ή τα παραγγείλεις.

Το 3D printing, όμως, αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις. Μια από τις πιο σοβαρές είναι η αντοχή των «εκτυπωμένων» αντικειμένων, ειδικά στους πιο διαδεδομένους εκτυπωτές εξώθησης υλικού, οι οποίοι λειτουργούν κατά κύριο λόγο με πολυμερή όπως το PLA ή το ABS. Ενώ το ίδιο το πολυμερές είναι ανθεκτικό, το γεγονός πως η εκτύπωση γίνεται σε οριζόντιες «φέτες» αφ’ ενός σημαίνει πως το πολυμερές δεν είναι ενιαίο αλλά τα μόρια χωρίζονται σε μεμονωμένους «κυλίνδρους» και, αφ’ ετέρου, η διαδικασία εκτύπωσης εισάγει μικροατέλειες μεταξύ των διαφορετικών επιπέδων, οι οποίες λειτουργούν ως εστίες μηχανικής κατάρρευσης. Μάλιστα, είναι γνωστό το ότι, σε οποιοδήποτε εκτυπωμένο αντικείμενο, η συντριπτική πλειοψηφία των θραύσεων γίνεται (ή ξεκινά) πάνω σε κάποια ατέλεια στην εκτύπωση και ειδικότερα στην συνένωση διαφορετικών «περασμάτων» της κεφαλής.

Όπως γίνεται συνήθως, η εκτύπωση 3D έχει τραβήξει το ενδιαφέρον πάμπολλων εταιρειών και ερευνητών, οι οποίοι μάλιστα παρακολουθούν στενά τις εξελίξεις στον χώρο της τρισδιάστατης εκτύπωσης, είτε αυτές συμβαίνουν επισήμως είτε από ερασιτέχνες του χώρου. Ας μην ξεχνάμε πως η πρακτική αρχή στην εκτύπωση 3D έγινε από ερασιτέχνες!

Τώρα λοιπόν έχουμε μια μελέτη από το Loughborough University, η οποία συνεχίζει και αναπτύσσει την μέθοδο η οποία ξεπήδησε από τα ερασιτεχνικά εργαστήρια, αυτήν της επεξεργασίας των εκτυπωμένων αντικειμένων με ατμούς ακετόνης (ασετόν ή διμεθυλοκετόνη). Η νέα μέθοδος που ανέπτυξαν ονομάζεται «Material Treatment Extrusion Additive Manufacturing» (MaTrEx-AM) και θα μας συγχωρήσετε αλλά η μετάφραση αυτού του σιδηροδρόμου είναι πρακτικώς ανέφικτη. Σε (πολύ) ελεύθερη μετάφραση ονομάζεται «προσθετική κατασκευή μέσω εξώθησης με επεξεργασία υλικού». Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί ασετόν για να επιτύχει τη σκλήρυνση συγκεκριμένων τμημάτων και στρωμάτων των εκτυπωμένων δομών.

Οι ερευνητές μελέτησαν το πώς αλλάζουν οι ιδιότητες των υλικών αναλόγως της ποσότητας, της θέσης και του χρόνου εφαρμογής του ασετόν, κάτι που τους επέτρεψε να κατασκευάσουν αντικείμενα με νέες μηχανικές ιδιότητες, αλλά και να μπορέσουν να ελέγξουν το πώς παραμορφώνονται τα εκτυπωμένα αντικείμενα κάτω από τάση.

Η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός πως το ασετόν, ακόμη και σε μορφή ατμών, λιώνει την εκτεθειμένη επιφάνεια, επιτρέποντας στο πολυμερές να καλύψει τα κενά της εκτύπωσης «σε στρώσεις», μειώνοντας τις ατέλειες αλλά, πιο σημαντικό, να επιτρέψει σε κάποια μόρια να ξεφύγουν από την «σε κυλίνδρους» θέση τους και να αναμειχθούν με αυτά γειτονικών «περασμάτων» της κεφαλής.

Η εφαρμογή αυτής της επεξεργασίας, καθώς και η εξάρτηση των αποτελεσμάτων από τον χρόνο, δίνει – τουλάχιστον σύμφωνα με τους ερευνητές – μια ακόμη διάσταση στην τρισδιάστατη εκτύπωση, μετατρέποντάς την σε… 4D. Ναι, ναι, ξέρουμε. Δεν είναι τετραδιάστατη εκτύπωση, μιας και το 3D printer δεν… ταξιδεύει στο χρόνο ή κάτι τέτοιο, αλλά… τουλάχιστον βάζει μια ακόμη παράμετρο στην όλη διαδικασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης.