Ingenjörer vid University of Florida har utvecklat en metod för 3D-printing som kallas vapor-induced phase-separation 3D-printing, eller VIPS-3DP, för att skapa objekt av både ett och flera material. Upptäckten har potential att utveckla världen av additiv tillverkning.
Yong Huang, Ph.D., professor vid UF:s avdelning för maskin- och rymdteknik, säger att den utskriftsprocess som han och hans kollegor har utvecklat gör det möjligt för tillverkare att skapa skräddarsydda objekt på ett ekonomiskt och hållbart sätt. Det nya tillvägagångssättet rapporteras i tidskriften Nature Communications.
Den är mer ekonomisk och mycket enklare än nuvarande motsvarande teknik”, säger han. ”Det är en prisvärd process för utskrift av avancerade material, inklusive metaller.”
För att förstå processen kan man tänka sig att man använder speciella miljövänliga vätskor för att göra ”bläck” till en 3D-skrivare. Dessa lösliga polymerbaserade vätskor kan innehålla metall- eller keramikpartiklar. När du skriver ut med bläcket släpps en ånga som inte är lösningsmedel ut i utskriftsområdet. Ångan får den flytande delen av bläcket att stelna och lämnar kvar det fasta materialet, vilket kallas för den ånginducerade fasseparationsprocessen.
Huang förklarar att processen gör det möjligt för tillverkare att 3D-printa multimaterialdelar med rumsligt inställbar, flerskalig porositet, vilket innebär att skapa strukturer som har olika typer av ämnen på olika platser och med varierande nivåer av porositet.
Objektets porositet innebär att det har små hål eller mellanrum, och detta skapas genom att justera utskriftsförhållandena och/eller hur mycket offermaterial som används under VIPS-3DP-processen. Detta kan vara användbart för tillverkning av t.ex. porösa medicinska implantat eller lätta flyg- och rymdprodukter.
”Det här är en lovande metod för att skapa metallprodukter som kräver olika nivåer av porositet”, säger Marc Sole-Gras, PhD, försteförfattare till artikeln och tidigare doktorand i Huangs laboratorium. ”Ett bra exempel på detta är inom benvävnadsteknik. Vi kan skriva ut ett implantat som är lämpligt poröst för att säkerställa att det integreras med de omgivande mänskliga cellerna.”
Förutom att VIPS-3DP-processen kräver mindre investeringar i infrastruktur är den ett grönare alternativ till traditionella utskriftsmetoder eftersom den använder hållbara material och mindre energi.
Ytterligare information: Marc Sole-Gras et al, Vapor-induced phase-separation-enabled versatile direct ink writing, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47452-9
