تصميم بوليمر جديد لربط وتقوية رمال السيليكا لتصنيع إضافات لطباعة "بيندر جيت"

البوليمر لطباعة الهياكل الرملية

يمكّن البوليمر القابل للطباعة الهياكل الرملية ذات الأشكال الهندسية المعقدة على الحصول على قوة استثنائية، وهو أيضاً قابل للذوبان في الماء.

تعد عملية طباعة بيندر جيت أرخص وأسرع من طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى المستخدمة في الصناعة وتتيح إنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد من مجموعة متنوعة من المواد المسحوقة، مما يوفر مزايا في التكلفة وقابلية التوسع، وينبع المفهوم من الطباعة النافثة للحبر، ولكن بدلاً من استخدام الحبر، يقوم رأس الطابعة بإخراج بوليمر سائل لربط مادة المسحوق، مثل الرمل، وبناء طبقة تصميم ثلاثية الأبعاد، ولذلك فإن بوليمر الربط هو ما يعطي الرمل المطبوع قوته.

مادة البولي إيثيلين

تصميم بوليمر جديد لربط وتقوية رمال السيليكا لتصنيع إضافات لطباعة "بيندر جيت"

استخدم الفريق خبرة البوليمر لتصميم مادة رابطة هي البولي إيثيلين التي ضاعفت قوة أجزاء الرمل مقارنةً بالمواد الرابطة التقليدية.

الأجزاء المطبوعة عن طريق بيندر جيت تكون مسامية مبدئياً عند إزالتها من سرير الطباعة، ويمكن تقويتها عن طريق إضافة مادة صمغ فائقة إضافية تسمى "سيانو أكريليت" تملأ الفجوات. قدمت هذه الخطوة الثانية زيادة في القوة بمقدار ثمانية أضعاف عن الخطوة الأولى، مما يجعل مركب رمل البوليمر أقوى من أي مواد بناء أخرى وأي مواد بناء معروفة، بما في ذلك الاسمنت.

وقال تومونوري سايتو، الباحث الرئيسي في المشروع: "إن عدد قليل من البوليمرات مناسبة لتكون بمثابة مادة رابطة لعملية الطباعة هذه، كنا نبحث عن خصائص معينة، مثل القابلية للذوبان، والتي من شأنها أن تعطينا أفضل نتيجة، إن اكتشافنا الرئيسي كان في التركيب الجزيئي الفريد لمادة الطباعة الخاصة بنا والذي يجعلها تتفاعل مع سيانو أكريليت لتحقيق قوة استثنائية".

المواد الرابطة

هذا ويتم تصنيع الأجزاء المكونة من مواد رابطة تقليدية بشكل أكثر كثافة باستخدام مواد متسللة، مثل الغراء الفائق، ولكن لم يصل أي منها إلى مستوى قريب من أداء رابط البوليمر الجديد، وتنبع القوة المثيرة للإعجاب له من الطريقة التي يتفاعل بها البوليمر مع السيانو أكريلات أثناء المعالجة.