مهندسان برای جوهرهای چاپی 3 بعدی ، "جوهر" فیبر چند ماده ای را تولید می کنند

مهندسان برای جوهرهای چاپی 3 بعدی ، "جوهر" فیبر چند ماده ای را تولید می کنند
روشی جدید که توسط محققان MIT ایجاد شده است از چاپگرهای 3 بعدی استاندارد برای تولید دستگاههای کارآمد با الکترونیکی که قبلاً در داخل تعبیه شده است ، تولید می کند. این دستگاه ها از الیافی تشکیل شده اند که دارای چندین ماده به هم پیوسته هستند که می توانند نور را روشن کنند ، محیط اطراف آنها را حس کنند ، انرژی خود را ذخیره کنند یا سایر اقدامات را انجام دهند.

روش جدید چاپ 3 بعدی در ژورنال Nature Communications ، در مقاله ای توسط دانشجوی دکتری MIT ، گابریل لوک ، اساتید جان جوانوپولوس و یوئل فینک ، و چهار نفر دیگر در MIT و جاهای دیگر شرح داده شده است.

این سیستم از پرینترهای 3 بعدی معمولی مجهز به نازل مخصوص و نوع جدیدی از رشته برای جایگزینی رشته معمولی پلیمر تک ماده استفاده می کند ، که معمولاً قبل از خارج شدن از نازل چاپگر کاملاً ذوب می شود. رشته جدید محققان دارای ساختار داخلی پیچیده ای است که از مواد مختلفی ساخته شده است که در یک پیکربندی دقیق ساخته شده اند و در قسمت بیرونی توسط روکش پلیمری احاطه شده است.

در پرینتر جدید ، نازل با دمای پایینتری کار می کند و رشته را از طریق پرینترهای معمولی سریعتر انجام می دهد ، به طوری که فقط لایه بیرونی آن تا حدی ذوب می شود. فضای داخلی سرد و محکم است و عملکردهای الکترونیکی تعبیه شده آن بی تأثیر است. به این ترتیب ، سطح فقط به اندازه کافی ذوب می شود تا بتواند در طول فرآیند چاپ ، کاملاً چسبیده به رشته های مجاور بچسبد ، تا یک ساختار 3 بعدی محکم تولید کند.

اجزای داخلی موجود در رشته شامل سیم های فلزی است که به عنوان رسانا ، نیمه هادی ها برای کنترل عملکردهای فعال و عایق های پلیمری برای جلوگیری از تماس سیمها به یکدیگر استفاده می شوند. به عنوان تظاهرات ، تیم با استفاده از رشته هایی که شامل الکترونیکی هستند که دارای تابش نور هستند و برای تشخیص نور ، بال را برای یک هواپیما مدل چاپ می کردند. این مؤلفه ها می توانند شکل گیری ترکهای میکروسکوپی که ممکن است ایجاد شوند را آشکار سازد.

در حالی که رشته های مورد استفاده در بال مدل شامل هشت ماده مختلف بودند ، لوک می گوید که در اصل آنها حتی بیشتر می توانند حاوی مواد باشند. وی اظهار داشت: تا زمان این کار ، "پرینتر قادر به رسوب فلزات ، نیمه هادی ها و پلیمرها در یک سکوی واحد است ، زیرا چاپ هر یک از این مواد نیاز به سخت افزار و تکنیک های مختلفی دارد."

لوک می گوید ، این روش تا سه برابر سریعتر از هر رویکرد فعلی در ساخت دستگاه های 3 بعدی است ، و مانند همه پرینترهای 3 بعدی ، نسبت به انواع فرم هایی که می توانند تولید کنند نسبت به روش های معمولی تولید ، انعطاف پذیری بسیار بیشتری را ارائه می دهند. . وی می گوید: "این چاپ منحصر به فرد تا چاپ 3 بعدی ، این روش قادر به ساخت دستگاه هایی از هر شکل آزاد شکل است که تاکنون با هیچ روش دیگری قابل دستیابی نیستند."

 
در این روش از الیاف کشیده شده حرارتی استفاده شده است که حاوی انواع مختلفی از مواد تعبیه شده در داخل آنها است ، فرایندی که فینک و همکارانش برای دو دهه در حال انجام آن هستند. آنها رشته ای از الیاف ایجاد کرده اند که دارای اجزای الکترونیکی در درون آنها هستند و این امر باعث می شود که فیبرها بتوانند عملکردهای مختلفی را انجام دهند. به عنوان مثال ، برای برنامه های ارتباطی ، چراغ های چشمک زن می توانند داده هایی را که توسط دیگر الیاف حاوی سنسورهای نور جمع آوری می شوند ، منتقل کنند. این رویکرد برای اولین بار الیاف و پارچه های بافته شده از آنها را تولید کرده است که این توابع را در خود دارند.

حال ، این فرایند جدید باعث می شود که این خانواده از الیاف به عنوان ماده اولیه تولید دستگاههای 3 بعدی کاربردی باشند که می توانند انرژی ، حس ارتباط ، یا ذخیره انرژی را از جمله اقدامات دیگر بدانند.