Các nhà nghiên cứu phát triển đầu phun có thể biến dạng có thể kiểm soát hướng của sợi trong các vật thể in 3D

Nhúng sợi vào các vật thể in 3D có thể được sử dụng để tăng độ dẫn điện hoặc độ bền thêm của các vật thể này. Giờ đây, các kỹ sư đã phát triển một vòi in có thể biến dạng để thay đổi hướng của các sợi này trong quá trình in. Nói chung, các sợi ngắn của vật liệu chức năng như carbon chỉ đơn giản là trộn vào môi trường in và sau đó đùn với nhau. Vì vậy, họ thường kết thúc trong một mớ hỗn độn ngẫu nhiên đối với nhau. Điều này có thể thực hiện được đối với một số ứng dụng, nhưng không khả thi đối với các ứng dụng khác.

Để tìm một giải pháp thay thế với nhiều quyền kiểm soát hơn, các kỹ sư tại Đại học Maryland đã sử dụng" in PolyJet" quy trình để tạo ra một đầu phun in nguyên mẫu với một bộ truyền động bơm hơi ở phía bên của đầu phun. Bằng cách hút không khí vào và ra một cách có chọn lọc, hình dạng của vòi phun thay đổi, thay đổi hướng của sợi trong môi trường in đơn mà nó liên tục ép ra.

Trong thử nghiệm của thiết bị, cấu trúc được in bằng hydrogel có chứa các vi sợi carbon. Ở một số khu vực, sự định hướng tương đối ngẫu nhiên của các sợi làm cho vật liệu phồng lên như nhau theo mọi hướng khi nó hấp thụ nước. Trong các khu vực khác, hướng sợi tương đối nhất quán, làm cho vật liệu nở ra theo một hướng.

Công nghệ này có thể tìm thấy vị trí của nó trong một lĩnh vực được gọi là" in 4D" ;, trong đó các đối tượng in 3D thay đổi hình dạng của chúng để phản ứng với các kích thích bên ngoài. Nó cũng có thể được sử dụng cho các đối tượng in 3D truyền thống hơn có các đặc tính đàn hồi, nhiệt, từ tính hoặc điện khác nhau ở các khu vực khác nhau.

GG quot; Bằng cách cung cấp cho các nhà nghiên cứu một phương pháp dễ tiếp cận để in 3D vật liệu composite chứa đầy sợi và kiểm soát hướng sợi của chúng khi cần thiết, do đó kiểm soát hiệu suất cuối cùng của chúng, công trình này mở ra cánh cửa cho các ứng dụng mới của in 3D sử dụng các đặc tính vật liệu độc đáo này và các chức năng duy nhất mà họ đạt được," Ryan Sochol, một phó giáo sư tham gia nghiên cứu này cho biết.

Một bài báo về nghiên cứu này do Connor Armstrong dẫn đầu gần đây đã được xuất bản trên tạp chí Advanced Materials Technology.