Virginia Tech Researchers 3D Print Kapton Korzystanie z bezpośredniego pisania atramentu

"(Kapton) jest odporny na wszelkiego rodzaju ostre działania środowiskowe: promieniowanie, wysoką temperaturę, odczynniki chemiczne", powiedział Timothy Long, profesor chemii i dyrektor Instytutu Innowacji Macromolecules (MII) w Virginia Tech. "To jedna z tych molekuł, która jest najlepsza pod względem wydajności."

Przed zeszłorocznymi badaniami Kapton był dostępny tylko w cienkich dwuwymiarowych arkuszach, takich jak taśma lub "złota folia", która otula wokół satelitów, aby je odizolować, ale naukowcy zorientowali się, jak wydrukować materiał 3D przy użyciu SLA. Teraz opracowali drugą metodę druku 3D Kapton: bezpośrednie pisanie atramentem lub DIW. Wyjaśnili swoje badania w niedawno opublikowanym artykule zatytułowanym "Bezpośredni zapis atramentowy wspomagany promieniowaniem ultrafioletowym w celu dodatkowej produkcji wszystkich poliamidów aromatycznych."

"Jeśli myślisz o uszczelnieniu wanny lub zdobieniu ciasta z lukrem (DIW to ) bardzo podobny proces "- powiedział Daniel Rau, jeden ze współautorów i doktorant. student w zakresie projektowania, badań i edukacji dla Additive Manufacturing Systems (DREAMS) Lab w Katedrze Inżynierii Mechanicznej. "Ponieważ jest to takie proste, (DIW) daje nam niesamowitą elastyczność w tuszu, syntezie i właściwościach, jakie ma."

Po drukowaniu 3D materiału przy użyciu bezpośredniego atramentu, drukowane części miały podobne właściwości dostępny na rynku film Kapton. Miały one podobne właściwości mechaniczne do 400 ° C, a ich temperatura rozkładu wynosiła 534 ° C. Według Rau, podczas gdy SLA jest lepsza do drukowania 3D całych obiektów, bezpośrednie pisanie atramentem jest lepsze dla drukowania 3D różnych materiałów obok siebie.

"Wszystkie różne procesy produkcji dodatków są jak różne narzędzia w warsztacie - powiedział Rau. "Masz młoty i to ma swoje mocne strony. Masz piły i to ma swoje mocne strony. "

Oprócz wielomateriałowego druku 3D, naukowcy mogą teraz drukować Kapton bezpośrednio na istniejącym materiale, używając bezpośredniego atramentu, powiedział Christopher Williams, dyrektor DREAMS Lab i zastępca dyrektora MII. Mogą również drukować materiał na zakrzywionych powierzchniach.

"Gdy tylko udało nam się wydrukować Kapton, ludzie pytali nas o aplikacje" - powiedział Williams. "Często odpowiadaliśmy na drukowaną elektronikę, ale w stereolitografii jest to trudne. Ta nowa technika może naprawdę umożliwić to, gdy patrzymy na jednoczesny druk materiałów przewodzących i to doskonałeinsulator. "

W ubiegłorocznym badaniu nad drukowaniem 3D SLA, Jana Herzberger, doktor habilitowana z Long Group, stworzył polimer prekursorowy dla Kapton w postaci płynnej. Płyn nie działałby przy bezpośrednim pisaniu atramentu, ponieważ nie zachowałby kształtu po wytłaczaniu. Zamiast tego, Herzberger stworzył żywicę o konsystencji zbliżonej do masła orzechowego.

"Kiedy dr Williams zmusił nas do zmodyfikowania żywicy do procesu bezpośredniego zapisu atramentowego, wszyscy myśleliśmy, że byłoby to dość proste", Herzberger powiedziany. "Okazało się, że" łatwa "trasa nie zadziałała i musieliśmy wprowadzić pewne modyfikacje oryginalnej żywicy. Bardzo często zsyntetyzowałem żywicę i badałem jej właściwości reologiczne [reologia jest badaniem tego, jak materia płynie lub porusza się w obecności odkształcenia], a Danny sprawdzał, czy wykonywał ją w drukarce, jak przewidywaliśmy. To było dla mnie nowe doświadczenie w pracy z inżynierami i myślę, że wiele się od siebie nauczyliśmy i polepszaliśmy nasze umiejętności komunikacyjne. "

Herzberger i Rau pracowali nad znalezieniem właściwej równowagi atrament, który mogłaby zsyntetyzować, a on mógłby drukować.

"Obaj musieliśmy spotkać się w środku i pójść na ustępstwa i porozumieć się," powiedział Rau. "To było świetne partnerstwo - proces iteracyjny - aby ten atrament nadawał się do druku. Żadna z nas nie miała wiedzy, aby przejść od tworzenia materiału do końcowej części. "

Grupy Long i Williams ściśle ze sobą współpracowały, aby stworzyć nową metodę.

" Moja grupa robi makrocząsteczki i grupa Chrisa umieszczają je w unikalnych geometrycznych kształtach "- powiedział Long. "To prawie tak, jakby jedna grupa pracowała razem, aby rozwiązywać naprawdę skomplikowane pytania, takie jak te."