Az ORNL új fúvókával bővíti a többanyagú 3D-nyomtatás lehetőségeit
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Oak Ridge-i Nemzeti Laboratóriumában (ORNL) dolgozó kutatók olyan extrudálási rendszert fejlesztettek, amely több 3D-nyomtató adagolófejet von össze egyetlen, nagy teljesítményű anyagáramba. A rendszer eléri a nagyobb fúvókák sebességét, miközben fokozott rugalmasságot, pontosságot és többanyagú nyomtatási képességeket kínál – állítja az ORNL videóbeszámolója.
Mit kínál a többanyagú, egyidejű 3D-nyomtatás?
A nagy adagolófejek jelentős tömeggel rendelkeznek, ezért erősebb és drágább portálokra vagy robotrendszerekre van szükség a megtámasztásukhoz és mozgatásukhoz. Ahogy nő a kibocsátási kapacitás, az alacsonyabb teljesítményű alkalmazásoknál csökkenhet a pontosság, ami egyenetlen anyagáramlást eredményez.
Ez az egyenetlenség kihívásokat okoz kis alkatrészek és nagyobb, kúpos kialakítások nyomtatásánál, ezért lassabb sebességre van szükség a hőfelhalmozódás elkerüléséhez, ami megvetemedéshez és nyomtatási hibákhoz vezethet.
Az ORNL alkalmazkodó megoldása ugyanakkor lehetővé teszi, hogy a felhasználók kisebb extrudert adjanak hozzá vagy kapcsoljanak ki a minőség romlása nélkül. A rendszer emellett lehetővé teszi több anyag egyidejű nyomtatását egyetlen szálon belül, berendezéscsere nélkül.
„Azáltal, hogy a kisebb méretű adagolófejek képesek elérni a nagyobb rendszerek teljesítményét a többletsúly terhe nélkül – és azáltal, hogy példátlan többanyagú extrudálást valósítunk meg a szálon belül –, ez a rendszer újraértelmezheti az extrudálásalapú additív gyártást” – állítja Halil Tekinalp, az ORNL kutatója és a projekt vezetője.
Egy rendszer, több anyag – egyetlen szálon belül
A rendszer képes különböző anyagok gyors és pontos nyomtatására, így olyan alkatrészeket hozhat létre, amelyek egyetlen darabon belül egyesítik az erőt, a rugalmasságot és más eltérő tulajdonságokat. A technológia alkalmazható a repülésben, a védelemben, az energetikában és az építőmérnöki területeken.
A fejlesztés alapját szabadalmaztatás alatt álló fúvókablokkok adják. Ezeket a tartósság és a hőteljesítmény érdekében alumíniumbronzból gyártják, a belső kialakítás pedig lehetővé teszi két, párhuzamos extruderből érkező olvadt polimeráram egyesítését.
Ilyen módon a rendszer többféle, nagy léptékű granulátum alapanyagot kezelhet különböző konfigurációkban, megbízhatóan duplázva az anyagáramlási sebességet. A multiplexelési megközelítés közben egyszerűsíti az extrudálást, és Y alakú fúvóka alkalmazásával csökken a központi porozitás.
Az Y-fúvóka mellett a kutatók egy saját fejlesztésű fúvókát is készítettek, amely képes mag–köpeny szerkezetű szálak előállítására, amikor az egyik anyag körbeveszi a másikat. Ez növeli a többanyagú additív gyártás sokoldalúságát.
Az ORNL szerint a rendszer összességében lehetővé teszi két, eltérő mechanikai és funkcionális tulajdonságú anyag pontos kombinálását egyetlen szálon belül. Ezekkel a fejlesztésekkel a gyártók javított rétegközi tapadással rendelkező kompozit magokat alkalmazhatnak, megoldva a rétegek szétválásának problémáját, amely eddig akadályt jelentett a polimer additív gyártásban.
Gábor János, NEW technology