Nagy előrelépés történt a rugalmas anyagok 3D nyomtatásában
A Virginia Tech kutatói újszerű eljárást fejlesztettek ki a latexgumi 3D nyomtatásához, amely lehetővé teszi több más rugalmas anyagból is összetett geometriai alakzatok nyomtatását.
A gumikesztyűk és festékek anyagaként is ismert latex egy vizes emulzió, melynek nanorészecskéi és az azokban található gombolyag alakú kaucsuk (a természetes latex esetében) vagy más, pl. polisztirol (a mesterséges latex esetében) molekulaláncok úszkálnak. A 3D nyomtatott rugalmas anyagok (elasztomerek) a legkülönfélébb célra használhatók fel, például orvosi műszerekhez, lengéscsillapítókban vagy a puha robotikában.
A latex sikeres additív előállítását eddig csak néhány alkalommal dokumentálták a tudományos irodalomban. Ezeknek a korábbi példáknak egyike sem közelíti meg annak a 3D nyomtatott latexnek a mechanikai tulajdonságait, amelyet egy amerikai kutatócsoport nyomtatott – számol be az újdonságról a Phys.org.
Az áttörés eléréséhez a kutatók kémiailag módosított, folyékony latexet hoztak létre, és saját, egyedi tervezésű 3D nyomtatót építettek, mely gépi látási rendszerével lehetővé tette, hogy az anyagból magas pontosságú végterméket állíthassanak elő.
Problémák a latex-szal
A kutatók dolgát alaposan megnehezítette, hogy a folyékony latex nagyon instabil, és nehezen módosítható. Ha valamilyen külső hatás éri, azonnal összeomlik. Hogy ezt a problémát áthidalják, keresniük kellett egy olyan anyagot, amely gyakorlatilag tartószerkezetként szolgálhat a nyomtatás során, egészen addig, míg célzottan meg nem keményítik. Ehhez végül olyan fotoiniciátorokat használtak, amelyeket csak az UV-fényben való nyomtatás bont fel.
Az új, nagy teljesítményű UV-s nyomtatót még 2017-ben szabadalmaztatták a kutatók, de a tökéletesítése utána még sokáig tartott. A kezdeti fázisban a kinyomtatott termék felülete érdes volt, mivel a gyanta az UV-fény hatására a kívánt területen kívül is megszilárdult. Ezt a kutatócsoport végül egy fejlett kamerarendszerrel küszöbölte ki. Miközben a nyomtatás zajlik, a kamera egy speciális algoritmus által képes követni az UV-sugár mozgását a gyanta felszínén, és ahol eltérést tapasztal, ott automatikusan korrigálja a nyomtatás útját.
Az így nyomtatott latex részei erős mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, félig átjárható polimerhálózatként ismert mátrixos szerkezetüknek köszönhetően, amelyet korábban a szakirodalom az elasztomer latexek között tartott számon. A nyomtatott latex biztosítja más anyagok nyomtatásának koncepcionális keretét is, melyek eddig nem voltak nyomtathatók – a merev műanyagoktól a puha gumikig.
Hegyi Heni, NEW technology