Kiel araştırmacıları cam için 3 boyutlu baskı süreçleri geliştiriyor

Kiel'den bir ekip cam için yeni bir 3D baskı süreci geliştirdi. Araştırmacılara göre bu, camın işlenmesini önemli ölçüde kolaylaştırıyor çünkü yerleşik bir iş parçasının artık sertleştirilmesine gerek kalmıyor.

Kiel Christian-Albrechts Üniversitesi'ndeki malzeme araştırmacıları, süreci lazer destekli eriyik baskı (LAMP) olarak adlandırıyor. Özel silika bazlı partikül mürekkebi kullanılır. Yüksek enerjili bir lazer, parçacıkları bir cam iş parçasına kaynaştırır.

Bazı parametreler yazdırma sırasında ayarlanabiliyor: Proje yöneticisi Leonard Siebert, “LAMP, yoğunluk, pürüzsüzlük, renk ve şeffaflık gibi fiziksel özelliklerin yazdırma sırasında kontrol edilmesine olanak tanıyor” diyor.

Silikat parçacıkları içeren viskoz mürekkep

Mürekkep, 40 nanometre çapında yaklaşık yüzde on silikat parçacıkları ve 40 mikrometre çapında yüzde 43 borosilikat parçacıkları içeriyor. Parçacıklar su, bağlayıcı madde polietilen glikol ve az miktarda asetik asitten oluşan bir çözelti içerisinde karıştırılır. Bu, daha sonra 3D yazıcıyla işlenebilecek viskoz bir sıvı oluşturur.

Mürekkep, baskı plakasına katmanlar halinde uygulanır. Bir lazer mürekkebi alttaki katmanla birleştirir. Araştırmacılar bunun “hava cepleri olmayan pürüzsüz, yoğun yapılar” yarattığını söyledi. Elektron mikroskobu ve spektroskopla yapılan ölçümler malzemenin tamamen sıkıştırıldığını gösterdi. Camın rengi ve şeffaflığı lazer gücü ve yazma hızıyla değiştirilebiliyor.

Araştırmacılar ayrıca, basıldığında metal nanoparçacıklara dönüşen mürekkebe altın ve gümüş iyonları ekleyerek optik özellikleri de değiştirebiliyorlar. Ekip üyesi Kolja Krohne, “Bu nanopartiküller küçük filtreler gibi davranıyor: yalnızca belirli dalga boylarının geçmesine izin veriyor ve diğerlerini engelliyor” dedi.

Parçacık boyutu rengi belirler

Parçacıkların boyutu, ışığın hangi renklerinin emileceğini veya saçılacağını belirler: küçük parçacıklar rengi maviye, büyük parçacıklar ise kırmızıya kaydırır. Örneğin yalnızca belirli bir renkteki ışığın geçmesine izin veren filtreler basılabilir.

Camla yapılan ilk 3 boyutlu baskı işlemi değil. Ancak daha önceki işlemlerde iş parçasının genellikle baskıdan sonra fırında sertleştirilmesi gerekiyor, bu da birkaç saat sürüyor ve çok fazla enerji gerektiriyor.

Uzmanlık dergisi Material & Design'da yayınlanan çalışma için Siebert'in ekibi camla baskı yaptı. Ancak başka malzemelerin de bu şekilde işlenebileceğini söylüyorlar. Öncelikle seramiği düşünüyorlar.

Siebert, “Geleneksel işlemlerde, seramiklerin genellikle 1000 santigrat derecenin üzerindeki fırınlarda pişirilmesi gerekir. Bu, çok fazla enerji tüketir, uzun zaman alır, bileşenleri yüksek gerilime maruz bırakır ve hassas veya hastaya özel implantların üretilmesini zorlaştırır” diyor. LAMP'ta durum böyle değil. Bu süreç, örneğin gelecekte diş veya kemik implantları üretmek için kullanılabilir.

(wpl)