Реклама

Калифорнийские ученые разрабатывают методику наноразмерной 3D-печати металлами

Подписаться на 3Dtoday
news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
13.02.18
738
6
Новости
3
Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) продемонстрировали результаты наноразмерной 3D-печати металлами с использованием технологии двухфотонной литографии. Одна из хитростей заключается в целенаправленном использовании усадки. Рассказываем, как это работает.
PREVIEW
Усадка – это не обязательно что-то плохое, если научиться ею управлять. Группа ученых Калифорнийского технологического института совершенствует методику аддитивного производства металлических конструкций, измеряемых нанометрами, используя специальные фотополимерные смеси и технологию двухфотонной литографии с расчетом на усадку после 3D-печати.
cbe9209ba677db04d9d0a11354b78e0f.png
Двухфотонная литография используется в печати миниатюрных объектов, однако в качестве расходных материалов используются фотополимеры. А как быть, если очень хочется печатать металлами? В этом случае можно пойти по пути стереолитографии и использовать специальные смеси, содержащие металлы. Коллоидные растворы – взвеси неорганических частиц в фотополимерной среде – уже применяются в SLA 3D-принтерах, хотя в основном для производства керамических деталей. Здесь же упор делается на использование металлосодержащего фоторезиста из акрилата никеля, акриловой смолы и фотоинициатора. Процесс состоит из нескольких этапов: 3D-печати, окончательной засветки, выжигания полимера и спекания полученной металлической детали. Главный недостаток заключается в неизбежной усадке металлического изделия, ведь часть напечатанной заготовки попросту испаряется.
c2d0093d79b19bafb576d1b5966736c6.jpg
А вот команда профессора Джулии Грир пытается сделать усадку частью производственного процесса. Другими словами, двухфотонная литография и так нужна для печати микроскопических изделий, но как и любая другая аддитивная технология имеет ограниченное разрешение. Усадка же помогает делать и без того маленькие детали еще меньше. Идея принадлежит одному из научных сотрудников – аспиранту Андрею Вятских, предложившему использовать металлосодержащие фотополимерные растворы. Вот только если в большинстве случаев производители таких материалов стараются добиться как можно более высокого содержания металла, здесь все наоборот: чем меньше металла, тем выше усадка, а значит и выше степень миниатюризации после отжига и спекания. Главное – найти правильный баланс, чтобы на выходе получались достаточно крепкие металлические структуры, и точно рассчитать характер усадки, чтобы готовое изделие приобретало требуемую форму.
80236c1242be05326b04b4a6c2588fa3.png
На иллюстрациях выше можно увидеть модель решетчатой структуры с толщиной элементов в 150 нанометров, что довольно близко к практическому пределу возможностей технологии. После печати модель поместили в вакуумную печь и медленно разогрели до 1000°С – достаточно для выжигания фотополимера и спекания, но не плавления никеля, использовавшегося в качестве добавки. В результате термообработки кубик сжался на 80% в каждом измерении, но при этом сохранил форму. Разработчикам предстоит решить ряд проблем, включая высокую зернистость и относительно низкую плотность получаемых деталей, снижающих прочность. В случае успеха технология может найти применение в производстве имплантатов, компьютерных чипов, компонентов миниатюрных беспилотников и в других сугубо мирных проектах. Исследование финансируется Министерством обороны США. На одном лишь никеле команда останавливаться не собирается, рассматривая в качестве расходных материалов вольфрам, титан, керамику, а также полупроводники и пьезоэлектрики. Ознакомиться с докладом научной команды можно по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Подписаться на 3Dtoday
3
Комментарии к статье
Реклама

Комментарии

13.02.18 в 17:54
3
Не очень понятно, на какой стадии никель из соли со степенью окисления +2 перешёл в металл. Должен оксид никеля получиться. Ну а если они подразумевают восстановление металла из оксида металла - то нафига соли никеля брать? Взять сразу перемолотый оксид, запихнуть в фотополимер, далее в ванхао и в муфель. Все, пошёл на патент подавать
13.02.18 в 17:58
0
:D:D:D
13.02.18 в 18:07
1
Может быть дело в растворимости? Это же не коллоидный раствор, как я понимаю. А вообще, правильно. Патентуйте. Почитать доклад всегда успеете. :)
14.02.18 в 09:25
0
Не очень понятно, на какой стадии никель из соли со степенью окисления +2 перешёл в металл.
Вероятнее всего на стадии выгорания полимера.
Выгорание должно производиться под ваккумированием, с небольшим дозированным присосом воздуха, чтобы обеспечить выгорание полимера с дефицитом кислорода - так, чтобы выгорание происходило, но углерод окислялся не до СО2, а до СО. Тогда он будет восстанавливать никель.
Процесс очень тонкий (недостаток кислорода - не выгорит полимер и деталь будет загрязнена углеродом, избыток - вместо никеля получим его оксид), тут ноу-хау важнее патента.
Ни о каком широком внедрении подобно технологии не может быть и речи, и, вероятнее, процесс специально разрабатывали так, чтобы он был сложноповторим.
Ну а если они подразумевают восстановление металла из оксида металла - то нафига соли никеля брать? Взять сразу перемолотый оксид, запихнуть в фотополимер, далее в ванхао и в муфель.
Не удивлюсь, если они именно так и делают, - ноу хау. Берем оксид никеля (или что-то подобное - гирооксид, углекислую соль и т.п.), смешиваем с полимером, выдерживаем нужное время - и усе!
14.02.18 в 10:51
2
Да, я тоже так подумал. Тот случай, когда зольность идет нам на пользу :D в двухфотонной полимеризации видимо действительно нужен раствор, причем с высокой концентрацией металла. Интересно, сколько акрилата никеля можно напихать в систему
13.02.18 в 18:36
0
Сколько же это будет стоить...?

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Реклама

Читайте в блогах

GREG... покупать или нет.

Сборка Хорошего бота на запчастях от прюши. (много фото)

Роза мультицвет или эксперимент удался..И, немного про принтеры...

3Dtoday за 60 секунд от 19 апреля

Хороший бот из прюши с кинематикой CoreXY

В Милане завершилось строительство демонстрационного 3D-печатного дома

Реклама