Page 24 - Inżynieria & Utrzymanie Ruchu I kw. 2025

Raport
DRUK 3D
Drukarka 3D zdolna do pracy
z nieznanymi materiałami
Naukowcy z MIT pracują nad uczynieniem druku 3D bardziej zrównoważonym poprzez umożliwienie drukowania z materiałów odnawialnych lub nadających się do recyklingu, które
są trudne doPscharakteryzowania.
odczas gdy popularność druku 3D gwałtownie wzrosła, wiele tworzyw sztucznych używanych przez te drukarki do tworzenia obiektów nie może być łatwo poddanych recyklingowi. Podczas gdy pojawiają się nowe zrównoważone materiały do
wykorzystania w druku 3D, są one nadal trudne do zaadop- towania, ponieważ ustawienia drukarki 3D muszą być dosto- sowane do każdego materiału, co zwykle odbywa się ręcznie.
Aby wydrukować nowy materiał od podstaw, należy za- zwyczaj ustawić do 100 parametrów w oprogramowaniu, któ- re kontroluje sposób, w jaki drukarka będzie wytłaczać ma- teriał podczas wytwarzania obiektu. Powszechnie stosowane materiały, takie jak polimery produkowane masowo, mają ustalone zestawy parametrów, które zostały udoskonalone w żmudnych procesach prób i błędów.
Jednak właściwości materiałów odnawialnych i nada- jących się do recyklingu mogą ulegać znacznym wahaniom w zależności od ich składu, więc stworzenie stałych zestawów parametrów jest prawie niemożliwe. W takim przypadku użytkownicy muszą ręcznie wymyślić wszystkie te parametry.
Naukowcy rozwiązali ten problem, opracowując drukar- kę 3D, która może automatycznie identy kować parametry nieznanego materiału.
Współpracujący zespół z MIT's Center for Bits and Atoms (CBA), U.S. National Institute of Standards and Technology (NIST) oraz National Center for Scien ti c Research w Grecji (Demokritos) zmody kował ekstruder, "serce" drukarki 3D, aby mógł mierzyć siły i przepływ materiału.
Dane te, zebrane podczas 20-mi- nutowego testu, są wprowadzane do funkcji matematycznej, która służy do automatycznego generowania parame- trów drukowania. Parametry te można wprowadzić do gotowego oprogramowa- nia do drukowania 3D i wykorzystać do drukowania przy użyciu nigdy wcześniej niespotykanego materiału.
Automatycznie generowane para- metry mogą zastąpić około połowy pa- rametrów, które zazwyczaj muszą być dostrajane ręcznie. W serii wydruków testowych z unikalnymi materiałami,
Więcej
w tym kilkoma materiałami odnawialnymi, naukowcy wyka- zali, że ich metoda może konsekwentnie generować opłacalne parametry.
Badania te mogą pomóc w zmniejszeniu wpływu pro- dukcji addytywnej na środowisko, która zazwyczaj opiera się na nienadających się do recyklingu polimerach i żywicach pochodzących z paliw kopalnych.
"W tym artykule demonstrujemy metodę, która może wykorzystać wszystkie te interesujące materiały, które są bio- pochodne i wykonane z różnych zrównoważonych źródeł, i pokazać, że drukarka może sama dowiedzieć się, jak dru- kować te materiały. Celem jest uczynienie druku 3D bardziej zrównoważonym" - powiedział starszy autor Neil Gershen- feld, który kieruje CBA.
Jego współautorami są: pierwszy autor Jake Read, dok- torant w CBA, który kierował rozwojem drukarki; Jonathan Seppala, inżynier chemik w Wydziale Inżynierii Materiało- wej NIST; Filippos Tourlomousis, były postdoc CBA, który obecnie kieruje Autonomous Science Lab w Demokritos; Ja- mes Warren, który prowadzi Program Genomu Materiałów w NIST; oraz Nicole Bakker, asystentka naukowa w CBA. Ba- dania zostały opublikowane w czasopiśmie Integrating Mate- rials and Manufacturing Innovation.
Zmiana właściwości materiału
W technologii FFF (fused lament fabrication), która jest często wykorzystywana w szybkim prototypowaniu, stopione polimery są wytłaczane przez podgrzewaną dyszę warstwa po warstwie w celu zbudowania części. Oprogramowanie, zwane slicerem, dostarcza instrukcje do maszyny, ale slicer musi być skon gurowany do pracy z określonym materiałem.
Korzystanie z materiałów odnawialnych lub pochodzą- cych z recyklingu w drukarce 3D FFF jest szczególnie trudne, ponieważ istnieje tak wiele zmiennych, które wpływają na właściwości materiału.
Na przykład, biopolimer lub żywica mogą składać się z różnych mieszanek roślin w zależności od pory roku. Wła- ściwości materiałów pochodzących z recyklingu również znacznie się różnią w zależności od tego, co jest dostępne do recyklingu.
"W 'Powrocie do przyszłości' jest blender 'Mr. Fusion', w którym Doc po prostu wrzuca cokolwiek ma do blendera
INFORMACJI
W SKRÓCIE
Naukowcy opracowali drukarkę 3D, która autonomicznie identyfikuje parametry drukowania dla nowych materiałów, usprawniając wdrażanie zrównoważonych opcji.
Automatyzując identyfikację parametrów, innowacja ta
ułatwia wykorzystanie materiałów odnawialnych i nadających się do recyklingu w druku 3D, zmniejszając wpływ na środowisko.
22 I kwartał 2025
INŻYNIERIA & UTRZYMANIE RUCHU – www.utrzymanieruchu.pl