В последнее время мы много говорим о многокомпонентной печати , и это неспроста . Технология быстро развивается как среди разработчиков, так и среди профессионалов, от новейших настольных многокомпонентных систем от Bambu Lab и Prusa до более экспериментальных подходов. Теперь исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж представили новую многокомпонентную систему 3D-печати. ​​Конструкция включает в себя несколько экструдеров, объединенных в один высокопроизводительный поток через специальное сопло . По данным ORNL, система обеспечивает скорость, сопоставимую со скоростью более крупных экструдеров, при этом обладая большей гибкостью и точностью.

Проект был разработан в связи с необходимостью повышения производительности больших экструдеров. Во-первых, большие экструдеры тяжелые, а это значит, что для их перемещения требуются более прочные и дорогие портальные системы или роботы. При увеличении производительности точность может снижаться, что приводит к неравномерности потока. Это создает проблемы для мелких деталей и крупных конических конструкций. Для решения этой проблемы необходимо снизить скорость печати, что предотвращает накопление тепла, которое может вызвать деформацию. ORNL предлагает более эффективное решение: оно позволяет пользователям добавлять или отключать экструдеры меньшего размера без ущерба для качества. Что особенно важно, оно позволяет одновременно печатать несколькими материалами в одном слое без необходимости замены оборудования.

Как это работает?

Конструкция ORNL основана на запатентованных блоках сопел . Изготовленные из алюминиевой бронзы для прочности и проводимости, эти блоки имеют внутреннюю конструкцию, которая объединяет два потока расплавленного полимера из параллельных экструдеров. Такая конструкция позволяет системе обрабатывать широкий спектр крупномасштабных гранулированных материалов в различных конфигурациях. Примечательно, что, по данным ORNL, скорость потока стабильно удваивается, и есть перспективы утроить, учетверить и так далее. Система мультиплексирования оптимизирует процесс экструзии и значительно снижает пористость в центре за счет использования Y-образного сопла.

«Благодаря возможности использовать экструдеры меньшего масштаба для достижения производительности, сопоставимой с более крупными системами, без увеличения веса, а также благодаря беспрецедентной экструзии нескольких материалов внутри гранулы, эта система готова переосмыслить аддитивное производство на основе экструзии », — сказал исследователь из ORNL Халил Текиналп, возглавлявший проект. «Эти достижения помогут укрепить конкурентоспособность американского производства и расширить доступ к передовым производственным технологиям».

Помимо Y-образного сопла, исследователи также разработали запатентованное сопло, способное создавать шарики с сердцевиной и оболочкой   (где один материал окружает другой). Эта разработка позволяет точно комбинировать два материала, обеспечивая различные механические и/или функциональные свойства в одном шарике. Таким образом, производители могут использовать композитные сердцевины с улучшенной межслойной адгезией, решая проблему расслоения или разделения слоев, которая является серьезной проблемой в аддитивном производстве полимеров.

Возможные области применения

Эта технология может быть использована в самых разных областях. С её помощью можно изготавливать ударопрочные панели или радиолокационно-поглощающие детали для аэрокосмической отрасли, а также прочные и легкие укрытия или защитные панели для оборонной промышленности. В энергетическом секторе этот метод может использоваться для создания огнестойких корпусов или легких модульных домов и опорных конструкций для батарейных отсеков или теплоэнергетических систем. Существуют также области применения в гражданском строительстве, например, для усиления мостовых настилов, автомобильных бамперов и корпусов лодок.

«Это нововведение открывает новые горизонты в производстве, позволяя создавать сложные, эффективные и креативные конструкции с динамическим переключением материалов, предотвращая при этом перекрестное загрязнение — то есть различные материалы остаются чистыми и не смешиваются случайно», — сказал Випин Кумар, еще один технический руководитель проекта. 

Источник