Yenilikçi 3D Baskı Yöntemi Çok Malzemeli Üretimi Kolaylaştırıyor

Missouri Üniversitesi araştırmacıları, plastikler, metaller ve yarı iletkenler gibi birden fazla malzeme ile tek bir makine kullanarak karmaşık cihazlar oluşturmanın bir yolunu geliştirdi. Araştırma, Nature Communications dergisinde yakın zamanda yayınlandı ve çok malzemeli, çok katmanlı sensörler, devre kartları ve hatta elektronik bileşenlere sahip tekstiller üretmek için yeni bir 3D baskı ve lazer sürecini detaylandırıyor.

Bu yönteme Serbest Form Çok Malzemeli Montaj Süreci (FMAP) adı veriliyor ve yeni ürünlerin üretimini devrim niteliğinde değiştirme vaadi taşıyor. Yapının içine gömülü sensörler basarak, makine sıcaklık ve basınç gibi çevresel koşulları algılayabilen nesneler üretebilir. Diğer araştırmacılar için bu, okyanus suyunun hareketini ölçebilen doğal görünümlü bir nesne (örneğin, bir kaya veya deniz kabuğu) anlamına gelebilir. Halk için ise bu teknoloji, kan basıncı ve diğer hayati belirtileri izleyen giyilebilir cihazlar gibi uygulamaları içerebilir.

Bu tür bir sürecin ilk kez kullanıldığını belirten çalışmanın baş yazarı ve Missouri Üniversitesi'nde mekanik mühendislik doktorası öğrencisi olan Bujingda Zheng, "Bu, yeni olasılıkların kilidini açıyor. Tasarım konusunda heyecanlıyım. Her zaman kimsenin daha önce yapmadığı bir şey yapmak istemiştim ve bunu burada Mizzou'da yapma fırsatı buldum," dedi. FMAP üretim süreci, yenilikçilerin yeni ürünler tasarlamaya odaklanmasına olanak tanır. Jian "Javen" Lin, bu yöntemin giyilebilir sensörler, özelleştirilebilir robotlar, tıbbi cihazlar ve daha fazlası üzerinde geniş etkileri olacağını belirtti.

Devrim Niteliğindeki Teknikler

Mevcut durumda, çok katmanlı bir yapı (örneğin, bir baskılı devre kartı) üretmek, birden fazla adım ve malzeme gerektiren zahmetli bir süreç olabilir. Bu süreçler pahalı, zaman alıcı ve çevreye zarar verebilecek atıklar üretebilir. Yeni teknik, doğada bulunan sistemlerden ilham alarak bu sorunları çözmeyi amaçlamaktadır. Zheng, "Doğadaki her şey yapısal ve işlevsel malzemelerden oluşur," dedi. Örneğin, elektrikli yılan balıkları hareket etmelerini sağlayan kemiklere ve kaslara sahiptir. Ayrıca, avcıları caydırmak için 500 voltluk bir enerji boşaltabilen özel hücrelere sahiptirler. Bu biyolojik gözlemler, araştırmacıları çok işlevli uygulamalarla 3D yapılar oluşturmak için yeni yöntemler geliştirmeye yönlendirmiştir, ancak diğer ortaya çıkan yöntemlerin sınırlamaları vardır."

Mizzou ekibi, bu sorunları çözmek için özel teknikler kullanmaktadır. Ekip üyeleri, üç farklı nozula sahip bir makine inşa ettiler: biri mürekkep benzeri malzeme ekler, diğeri şekilleri ve malzemeleri oyma işlemi için lazer kullanır ve üçüncüsü ürünün yeteneklerini artırmak için ek işlevsel malzemeler ekler. Makine, normal 3D baskı filamenti (örneğin, polikarbonat) kullanarak temel bir yapı oluşturur. Daha sonra, bazı parçaları özel bir malzeme olan lazerle indüklenen grafene dönüştürmek için lazer kullanır ve gerektiği yerlere yerleştirir. Son olarak, nihai ürünün işlevsel yeteneklerini artırmak için daha fazla malzeme ekler.

Lin, "I-Corps programı, pazar ilgi ve ihtiyaçlarını belirlememize yardımcı oluyor. Şu anda, diğer araştırmacılar için ilgi çekici olacağını düşünüyoruz, ancak nihayetinde işletmelere fayda sağlayacağına inanıyoruz. Şirketlerin prototipleri yerinde yapmalarına olanak tanıyarak cihaz prototipleme süresini kısaltacaktır. Sadece Mizzou'da mevcut olan bu teknoloji, ürünlerin üretim ve imalat şeklini dönüştürme konusunda büyük umut vaat ediyor," dedi.