Uygun Maliyetli ve Çevre Dostu Cam Malzeme
Fotoğraf-1: Yeni geliştirilen Glassomer kompozitin enjeksiyon kalıplamasıyla üretilen, şeffaf silikadan oluşan karmaşık yapılar.
Optik, telekomünikasyon, kimya ve tıp alanlarında kullanılan yüksek teknoloji ürünlerde ve şişe, pencere gibi gündelik nesnelerde cam yaygın bir şekilde kullanılır. Ancak camın şekillendirilmesi teknolojik olarak zorlu, yoğun enerji gerektiren ve verilebilecek şekiller açısından son derece sınırlıdır. Freiburg Üniversitesi Mikrosistem Mühendisliği Bölümü Proses Teknolojisi Laboratuvarı’ndan Prof. Dr. Bastian E. Rapp liderliğindeki bir ekip, Freiburg merkezli start-up Glassomer ile işbirliği içinde enjeksiyon kalıplama kullanarak camı kolayca, hızlı ve hemen hemen her biçimde şekillendirmeyi mümkün kılan bir süreç geliştirdi. Araştırma sonuçları Science Dergisi’nde sunuldu.
Rapp, “Onlarca yıldır cam, oluşumu çok karmaşık, yoğun enerji gerektirdiğinden ve yüksek çözünürlüklü yapılar üretmek için uygun olmadığından, imalat süreçlerinde malzemeler söz konusu olduğunda genellikle ikinci seçenek olmuştur” diye açıklıyor. “Polimerler ise tüm bunların hepsine izin veriyor, ancak fiziksel, optik, kimyasal ve termal özellikleri camdan daha düşük. Temel olarak, polimer ve cam işlemeyi birleştirdik. İşlemimiz, hem seri üretilen ürünleri hem de karmaşık polimer yapılarını cam ile hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde değiştirmemizi sağlayacaktır.”
Fotoğraf-2 : Yeni geliştirilen Glassomer kompozitin enjeksiyon kalıplamasıyla üretilen şeffaf erimiş silika dişliler.
Enjeksiyon kalıplama, plastik endüstrisindeki en önemli işlemdir ve bileşenlerin hızlı ve hemen hemen her şekil ve boyutta yüksek verimli olarak hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde üretilmesini sağlar. Şeffaf cam şimdiye kadar bu süreçte kalıplanamamıştır. Şirket bünyesinde tasarlanan özel bir granülden geliştirilen “Glassomer enjeksiyon kalıplama teknolojisi” ile, artık camı sadece 130°C’de yüksek verimle kalıplamak mümkün. 3D yazıcıdan enjeksiyonla kalıplanmış bileşenler, bir ısıl işlem süreciyle cama dönüştürülür: sonuç saf kuvars camdır. Bu işlem, geleneksel cam eritme işleminden daha az enerji gerektirir ve bu da enerji verimliliği sağlar. Ek olarak şekillendirilmiş cam bileşenler yüksek bir yüzey kalitesine sahiptir, bu nedenle cilalama gibi işlem sonrası adımlar gerekli değildir.
Glassomer’in cam enjeksiyon kalıplama teknolojisi ile mümkün kılınan yeni tasarımlar, veri teknolojisi, optik ve güneş teknolojisinden laboratuvar ve tıbbi teknolojiye kadar geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. “Özellikle karmaşık geometrilere sahip küçük yüksek teknolojili cam bileşenler için büyük bir potansiyel görüyoruz. Şeffaflığa ek olarak, kuvars camın çok düşük genleşme katsayısı da teknolojiyi ilginç kılıyor. Glassomer’de Proses Teknolojisi Laboratuvarı’nda grup lideri Dr. Frederik Kotz, “Anahtar bileşenler camdan yapılmışsa sensörler ve optikler her sıcaklıkta güvenilir bir şekilde çalışır.” diye açıklıyor. “Ayrıca mikro optik cam kaplamaların güneş pillerinin verimliliğini artırabileceğini de gösterebildik. Bu teknoloji artık yüksek termal kararlılığa sahip uygun maliyetli yüksek teknoloji kaplamalar üretmek için kullanılabilir.”
Fotoğraf-3 : Yeni geliştirilen Glassomer kompozitin enjeksiyon kalıplaması, şeffaf silika beherlerin üretilmesini sağlar. Beherler, boyalı su veya floresan sıvılarla doldurulmuştur.
Fotoğraf-4 : Glassomer enjeksiyon kalıplama granülleri ve enjeksiyon kalıplama yapıları.
Frederik Kotz ve Proses Teknolojisi Laboratuvarı’nda doktora öğrencisi olan Markus Mader’in etrafındaki ekip, gözeneklilik ve parçacık aşınması gibi camın enjeksiyon kalıplamasında daha önce var olan sorunları çözdü. Ek olarak yeni yöntemdeki temel işlem adımları, suyu temel malzeme olarak kullanmak ve teknolojiyi daha çevre dostu ve sürdürülebilir hale getirmek için tasarlanmıştır.
Kaynak: phys.org
