چاپ 3بعدی اشیای پیچیده با بهره گیری از یک ماده ناشناخته!
تجهیزات جانبی: چاپ گر سه بعدی ابداع شده در دانشگاه «ام آی تی» می تواند به پایدارتر کردن روش چاپ سه بعدی کمک نماید و امکان چاپ با مواد تجدیدپذیر یا بازیافتی را فراهم آورد که تا حالا ناشناخته مانده اند.
به گزارش تجهیزات جانبی به نقل از ایسنا، چاپ سه بعدی یک روش محبوب برای خیلی از فعالان حوزه های علم و فناوری است.
به نقل از ام آی تی نیوز، بااینکه چاپ سه بعدی هم اکنون محبوبیت زیادی پیدا کرده است اما خیلی از مواد پلاستیکی را که این چاپگرها برای ایجاد اشیاء استفاده می نمایند، نمی توان به آسانی بازیافت کرد. مواد جدید پایدار برای چاپ سه بعدی درحال ظهور هستند اما استفاده از آنها دشوار است برای اینکه تنظیمات چاپگر سه بعدی باید برای هر ماده تنظیم شود و این پروسه عموما با دست انجام می گیرد.
برای چاپ یک ماده جدید از ابتدا، بطور معمول باید تا ۱۰۰ پارامتر در یک نرم افزار تنظیم شوند که نحوه قالب زدن مواد را هنگام ساخت یک شیء توسط چاپگر کنترل می کند. موادی مانند پلیمرهای تولید انبوه که بطور معمول مورد استفاده قرار می گیرند، مجموعه ای از پارامترها را به وجود آورده اند که بوسیله فرآیندهای خسته کننده و آزمون و خطا تکمیل شده اند.
خاصیت های مواد تجدیدپذیر و قابل بازیافت بر طبق ترکیب آنها می تواند به شکل گسترده در نوسان باشد. بنابراین، ایجاد یک مجموعه از پارامترهای ثابت تقریباً نا ممکن است. در این حالت، کاربران باید همه پارامترها را بصورت دستی ارائه نمایند.
پژوهشگران دانشگاه «ام آی تی»(MIT) با توسعه یک چاپ گر سه بعدی که می تواند پارامترهای یک ماده ناشناخته را بطور خودکار شناسایی کند، این مشکل را حل کرده اند.
گروهی از پژوهشگران «مرکز بیت ها و اتم ها»(CBA) در دانشگاه ام آی تی با همکاری «مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا»(NIST) و «مرکز ملی پژوهش های علمی یونان»(Demokritos)، قالب زدن را که مانند قلب یک چاپگر سه بعدی است، اصلاح کردند تا بتواند نیروها و جریان یک ماده را اندازه گیری نماید.
این داده ها که بوسیله یک آزمایش ۲۰ دقیقه ای جمع آوری می شوند، به یک تابع ریاضی راه می یابند که برای تولید خودکار پارامترهای چاپ مورد استفاده قرار می گیرد. این پارامترها را می توان در نرم افزار چاپ سه بعدی وارد کرد و برای چاپ با موادی که قبلا دیده نشده اند، مورد استفاده قرار داد.
پارامترهای تولید شده بطور خودکار می توانند جایگزین حدود نیمی از پارامترهایی شوند که تنظیم آنها بطور معمول باید با دست انجام بگیرد. پژوهشگران در یک مجموعه از چاپ های آزمایشی با مواد منحصربه فرد همچون چندین ماده تجدیدپذیر نشان دادند که روش آنها می تواند بطور مداوم پارامترهای قابل دوام را تولید نماید.
این پژوهش می تواند به کاهش اثرات زیست محیطی تولید مواد افزودنی کمک نماید که بطور معمول بر پلیمرهای غیر قابل بازیافت و رزین های به دست آمده از سوخت های فسیلی متکی است.
«نیل گرشنفلد»(Neil Gershenfeld) مدیر مرکز بیت ها و اتم ها و پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: ما در این پژوهش، روشی را نشان داده ایم که می تواند همه بیومواد جالب تولید شده از منابع مختلف پایدار را استفاده نماید و نشان دهد که چاپگر می تواند به تنهایی نحوه چاپ کردن مواد را بیابد. هدف این است که چاپ سه بعدی پایدارتر شود.
تغییر دادن خاصیت های مواد
در پروسه «ساخت فیلامان ذوبی»(FFF) که اغلب در نمونه سازی سریع استفاده می شود، پلیمرهای مذاب بوسیله یک نازل گرم شده لایه به لایه بیرون می آیند تا یک شیء را بسازند. نرم افزار موسوم به «اسلایسر»(slicer)، دستورالعمل هایی را به دستگاه ارائه می دهد اما اسلایسر باید طوری پیکربندی شود که با یک ماده خاص کار کند.
استفاده کردن از مواد تجدیدپذیر یا بازیافتی در یک چاپ گر سه بعدی FFF خصوصاً چالش برانگیز است برای اینکه متغیرهای زیادی وجود دارند که بر خواص مواد تأثیر می گذارند. به عنوان مثال، یک پلیمر یا رزین زیستی ممکنست از ترکیبات مختلف گیاهان فصلی تشکیل شده باشد. خواص مواد بازیافتی نیز بر طبق آن چه برای بازیافت در دسترس قرار دارد، بسیار متفاوت می باشد.
پژوهشگران ام آی تی برای غلبه بر این چالش ها، یک چاپ گر سه بعدی با گردش کار جدید ابداع کردند تا پارامترهای پروسه قابل اجرا را برای هر ماده ناشناخته بطور خودکار شناسایی کند.
آنها کار خودرا با چاپ گر سه بعدی که لابراتوار آنها پیش تر ساخته بود، شروع کردند که می توانست داده ها را ثبت کند و بازخوردها را هنگام کار عرضه نماید. پژوهشگران سه نوع تجهیزات را به بخش قالب ریزی دستگاه اضافه کردند تا اندازه گیری های مورد استفاده را برای محاسبه پارامترها انجام دهند.
استخراج داده ها
هنگامی که تجهیزات جدید در جای خود قرار گرفتند، پژوهشگران یک آزمایش ۲۰ دقیقه ای انجام دادند که یک مجموعه خوانش دما و فشار را با جریان های متفاوت به وجود می آورد. این آزمایش شامل تنظیم نازل چاپ در گرم ترین دمای آن، به جریان درآوردن مواد با سرعت ثابت و سپس خاموش کردن سیستم حرارتی است. «جیک رید»(Jake Read) پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: فهمیدن این که چطور میتوان آن آزمایش را انجام داد، واقعا دشوار بود.
این داده ها به تابعی وارد می شوند که پارامترهای واقعی را بطور خودکار برای پیکربندی مواد و دستگاه، بر طبق ورودی های دما و فشار نسبی به وجود می آورد. سپس، کاربر می تواند آن پارامترها را در نرم افزار چاپ سه بعدی وارد کند و دستورالعمل هایی را برای چاپگر به وجود بیاورد.
در آزمایش های انجام شده با شش ماده متفاوت که برخی از آنها زیست محور بودند، این روش بطور خودکار پارامترهای قابل قبولی را ایجاد کرد و پارامترها بطور مداوم توانستند به چاپ موفق یک شیء پیچیده بپردازند.
پژوهشگران قصد دارند در مراحل بعد، این پروسه را با نرم افزار چاپ سه بعدی ادغام کنند تا نیازی به وارد کردن دستی پارامترها وجود نداشته باشد. علاوه بر این، پژوهشگران می خواهند گردش کار خودرا با ترکیب کردن یک مدل ترمودینامیکی بالا برند که قسمتی از چاپگر است و رشته های مواد را ذوب می کند.
این پژوهش در مجله «IMMI» به چاپ رسید.
منبع: تجهیزات جانبی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب