Alternativa 3D tisku: Skládání objektů pomocí světla

3D tiskárna nemusí objekt vytvářet jen vrstvu po vrstvě. Pro určitý typ výrobků by se hodilo připravit si nejprve součástky ve 2D a ty pak automaticky složit ohýbáním. Není potřeba zavádět nějaké složité systémy kleští, stačí k tomu infračervené světlo.

Alternativa 3D tisku: Skládání objektů pomocí světla


Nová technika byla vyvinuta vědci z North Carolina State University. Vedoucí výzkumného týmu Michael Dickey ji popisuje jako aplikaci pro levnou a hromadnou výrobu. Na rozdíl od 3D tiskáren pro výrobu třeba leteckých součástek je zde rozsah použití omezený – hodí se ale všude tam, kde je výsledný produkt možné sestavit skládáním, ohýbáním a balením: obdobou je třeba krychle vystřižená a slepená ze známých šesti čtverečků ve tvaru T. Finální objekt lze ale novou technikou složit bez potřeby nějakých úchytů a úchopů, které by se materiálu fyzicky dotýkaly, což může být v řadě případů výhodou – např. když materiál obsahuje lepivé vrstvy, je příliš křehký/jemný apod.
Ke kompletaci do 3D struktury se používá světla, respektive infračerveného záření. Celé to může fungovat např. následujícím způsobem. Na počátku se vezmou předřipravené (na maximum natažené apod. - účel viz dále) plastové fólie, které projedou klasickou inkoustovou tiskárnou, jež je potiskne tlustými černými čarami. Pak je lze třeba různě nastříhat.
3D objekt vznikne pomocí infračervené lampy vydávající tepelné záření. Černé čáry absorbují více energie a rozdíl teplot na folii způsobí ohýbání; samozřejmě ne náhodné „kroucení“, ale předvídatelným, nadefinovaným způsobem, který může mít více po sobě následujících kroků. Na rozdíl od 3D tiskáren by tento postup šlo jednoduše zabudovat do již zavedených výrobních linek a technik (inkoustový tisk, sítotisk, řezačky apod.).
Postup lze různě ovládat pomocí tloušťky černých čar a směru osvětlení. Kromě krychle lze takto vytvářet pyramidy a i už pospojovaný 3D objekt dále modifikovat, mačkat/ohýbat. Objemné a tenké fólie se skládají nejrychleji, protože kvůli velkému povrchu absorbují více energie a tudíž zde vznikají větší teplotní rozdíly čar a jejich okolí. K tomu lze materiál pokreslit i z bou stran a sestavit tak ještě složitější struktury typu vrásnění „cik-cak“.
Samozřejmě to poslední, co chceme, je, aby se už hotový objekt dále sám od sebe měnil. Použitý materiál musí být stabilní za běžné teploty, účinkem termolampy „zesklovatí“. K tomu musí dojít jen na místě zamýšlených ohybů, takže ohřev musí být rychlý. Pokud by zesklovatěla celá fólie, už bychom ji nemohli ovládat.
Celá technika poněkud připomíná materiály s tvarovou pamětí a jejich výzkumem se autoři studie dle vlastních slov také inspirovali. Výzkum finančně podpořilo Ministerstvo energetiky USA.

Zdroj: ScienceDaily

Úvodní foto: © Péter Mács - Fotolia.com










Komentáře