3D ile yapılmış üçgen bal peteği yapısı

ABD’deki araştırmacılar, bitkilerin gözenekli makro yapısından ilham alıp, makro ve mikro gözenekli malzemeleri 3D baskı yapmak için kullanılabilecek seramik köpük mürekkepleri geliştirdiler.

Çimen gibi bitkiler içi boş bir boruya benzeyen makro yapıya ve gözenekli bir mikro yapıya sahiptir. Bu da kuvvet ve dirençlilik sağlar. John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu (SEAS) araştırmacıları ve Harvard Üniversitesi’ndeki Wyss Biyolojik Mühimmat Enstitüsü ve MIT’li ekip, yapay malzemelerdeki benzer dayanıklılıktaki bir yapıyı yeniden üretmek için bir teknik geliştirdi. Yeni 3D-baskı tekniğinin, hafif yapı malzemeleri, ısı yalıtımı, katalizör destekleri, elektrotlar veya büyüyen dokuya iskele üretmek için kullanılabileceğine inanıyorlar.

Seramik köpük için kullanılacak mürekkebin üç temel bileşeni, alümina parçacıkları, su ve havayı içeriyor; hava etkili bir şekilde alümina ve su karışımına girer. Bu mürekkep daha sonra üçgen ve altıgen bal peteğini içeren çeşitli şekillerde 3D basılabilir.

Araştırmacı Joseph Muth, “Köpük mürekkepleri ilginçtir çünkü, hücresel mikro yapıların, daha büyük hücresel makro yapılar içinde dijital olarak desenini oluşturabilirsiniz” diyor. “Mürekkep katılaştıktan sonra ortaya çıkan yapı birden fazla uzunlukta seramik malzeme ile çevrelenmiş havadan oluşur.

Gözenekliliği yapıya dahil ederken, istemeden sahip olamayacağı özellikleri kazandırırsınız. ”

Ekip, mürekkep köpüğünün mikro yapısını kontrol ederek mürekkebin hava içeriği ve kabarcıkların boyutu gibi gözeneklilik durumunu kontrol eder. Bu, son basılan yapının sertlik ve yoğunluğunu kontrol etmelerini sağlar. Basıldıktan sonra yapı hava içinde 24 saat kurutulur, daha sonra 1,500˚C’ye kadar olan sıcaklıklarda ön ateşleme ve ateşleme / sinterleme işlemine başlamadan önce artık suyu çıkarmak için 70˚C’ye ısıtılır.

MIT’deki bir malzeme bilim ve mühendislik profesörü Lorna Gibson ;Bu süreç, her iki dünyanın en iyilerini birleştiriyor. Köpük işleme ve baskı ile global mimari,  kontrol ile mikro yapı kontrolü elde edersiniz. Zaten mikro yapısını bildiğimiz  bir şeyi bastığımız için her bir parçayı şekillendirmek zorunda değiliz. Bu, belirli bir hiyerarşiye sahip yapıları daha önce kontrol edebileceğimizden daha kontrol edilebilir bir şekilde yapmamızı sağlıyor “diye belirtti.

Araştırmacılar, köpük mürekkebinin metaller, polimerler ve diğer seramikler gibi başka malzemelerden yapılabileceğini söylüyor. Muth, basılı malzemelerin mekanik, termal ve nakliye özellikleri de dahil olmak üzere ayarlanabilir malzeme özellikleri ile çok işlevli olabileceğini söylüyor.

Kaynak : thechemicalengineer.com