La stampa 3D coinvolge innumerevoli diversi tipi di hardware, software e materiali. È il mezzo perfetto per la sperimentazione continua, anche in un regno diverso e più sconosciuto come 4D. E una volta lì, l’intero ciclo di sperimentazione e innovazione ricomincia con variabili diverse. In uno studio recente, ” Multi-metal 4D printing with a desktop electrochemical 3D printer ” di Xiaolong Chen, Xinhua Liu, Mengzheng Ouyang, Jingyi Chen, Oluwadamilola Taiwo, Yuhua Xia, Peter RN Childs, Nigel P. Brandon e Billy Wu si stanno sperimentando materiali metallici, piuttosto che i soliti polimeri.
Gli autori usano una nuova tecnologia con una stampante 3D elettrochimica multi-metallo, realizzando parti bimetalliche rame / nichel che rispondono alla temperatura proprio come altre strutture autoassemblanti. Non solo stanno sperimentando ulteriormente sul livello di stampa 4D, ma con più tipi di materiali e in metallo. Come sottolineano gli autori, la stampa 3D su metallo può essere proibitiva dal punto di vista dei costi per molti utenti e aziende e vi sono anche rischi per la sicurezza, causati dall’esposizione a laser, particelle di polvere e calore eccezionalmente alto.
Con la produzione di additivi elettrochimici (ECAM), le parti metalliche sono create dalla deposizione di ioni metallici da soluzioni elettrolitiche. Le alte temperature non sono richieste, la sicurezza è meno problematica e il processo è più conveniente; tuttavia, la velocità è ancora una sfida. L’aggiunta di più materiali e la capacità di autoassemblarsi ampliano certamente anche gli obiettivi fissati in questo studio.
Gli autori delineano numerose incursioni in 4D in precedenza, dalle strutture elicoidali alle parti ondulate. Le valvole dell’idrogeno sono state realizzate in 4D, e altri oggetti “rigidi” stampati sono stati fatti trasformare per via dell’umidità. Quasi tutti questi oggetti sono stati instabili o fragili. In questo studio, gli autori hanno costruito lavori precedenti, creando una stampante 3D elettrochimica desktop economica con due ugelli da una vecchia stampante FDM e sperimentando quanto segue:
Spessore dello strato
temperature
Posizioni di deposizione
“Un’ulteriore analisi delle proprietà metalliche delle strutture, come la conduttività elettrica e la morfologia superficiale, è presentata mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) e tomografia computerizzata a raggi X (XCT)”, affermano i ricercatori.
Il team ha testato le strisce bimetalliche di rame, prestando molta attenzione alle loro proprietà termo-meccaniche. I campioni sono stati posti su un letto riscaldato con una sola estremità completamente attaccata. Una telecamera è stata impostata in modo che i ricercatori potessero osservare i campioni deformarsi man mano che il calore aumentava.
“L’imaging SEM e l’analisi EDS hanno dimostrato che tra gli strati di rame e di nichel si forma un’interfaccia strettamente legata, con linee stampate che mostrano una sezione trasversale convessa a causa della maggiore densità di corrente di reazione al centro dell’ugello. La microscopia ottica durante il riscaldamento di vari campioni stampati tra cui strutture Cu-Ni e Cu-Ni-Cu ha dimostrato la capacità della tecnica di creare diversi movimenti “, hanno concluso gli autori.
“I risultati qui presentati presentano quindi il primo approccio di stampa 3D multi-metallo a basso costo per la creazione di strutture 4D ad alta temperatura che apre la possibilità di creare strutture e sensori più intelligenti.”
Stampa Strutture 3D è uno dei più potenti tipi di fabbricazione di oggi, sia in titanio , carbonio , o forme più insoliti come il rame . I progettisti e ingegneri di tutto il mondo stanno anche scavando ulteriormente in 4D sia per me
