Ən yüksək sürətlə irəliyə doğru hərəkət edən bir bağ salyangozu saniyədə 1 millimetr səkidə sürüşür. Bu məntiqlə Bekman Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutunun tədqiqatçılarının yeni 3D çap prosesi mövcud metodları ilbiz sürəti ilə sürətləndirir.

Beckman’s Autonomous Materials Systems Group-un tədqiqatçıları adətən 3D çap ilə əlaqəli qəliblər və bahalı avadanlıqlar olmadan polimer hissələrini tez və səmərəli çap etmək üçün ağac gövdələrinin xaricə genişlənməsini təqlid edən “böyümə çapı” yaratdılar. Onların işləri Advanced Materials jurnalında dərc olunub .

İllinoys Urbana-Champaign Universitetində mexanika elmləri və mühəndislik professoru və layihə rəhbəri Sameh Tawfick, “İnsanlar əşyalar hazırlamaqda inanılmaz dərəcədə istedadlıdırlar. Tamamilə yeni istehsal proseslərini tapmaq çətindir. Böyümə çapı tamamilə yenidir, bu, həyəcanlandırır”.

Tawfick, ən çox yayılmış sənaye istehsal texnologiyasının ərimiş polimerlərin bir metal qəlibdə formalaşdığı injection qəlibləmə olduğunu söylədi. Kütləvi istehsal üçün effektiv olsa da, qəliblərin saxlanması və sobaların (plastikin sərtləşdiyi yerlərdə) saxlanması, xüsusilə də qayıq gövdələri və ya ventilyator pərdələri kimi böyük obyektlər üçün çox sərfəli və çətin ola bilər. Qatlı tort kimi 3D obyektləri çap edən əlavə istehsal qəlibsizdir və protezlər kimi xüsusi hissələr üçün idealdır.

“Polymer 3D çap avadanlığı yetişdi, lakin hələ də onu bahalı və çox yavaş edən cəhətlər var” dedi Tawfick. “Məqsədimiz aşağı maya dəyəri saxlamaqla istehsal sürətini, ölçüsünü və material keyfiyyətini artırmaq idi. Bizim tapdığımız bu proses həqiqətən sürətli və ucuzdur.”Oyna

00:0000:14SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

Əvvəlcə Sameh və həmkarları disiklopentadien və ya DCPD adlı kəhrəba rəngli maye qatranı buzlu suya batırılmış açıq şüşə qaba tökürlər. Onlar qatrandakı mərkəzi nöqtəni 70C-yə qədər qızdırırlar. Reaksiya baş verən kimi istilik ilkin təmas nöqtəsindən xaricə 1 mm/s sürətlə yayılır ki, bu da evdə istifadə üçün mövcud olan masaüstü 3D printerlərdən 100 dəfə və dünyanın ən sürətlə böyüyən bambuk növündən 60 dəfə daha sürətlidir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=1293340994&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1741776556&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-03-nature-3d-method-faster-bamboo.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl1dLDBd&dt=1741776535939&bpp=1&bdt=315&idt=444&shv=r20250305&mjsv=m202503100101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1741776536%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1741776536%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1741776536%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0%2C1905x945%2C728x90&nras=3&correlator=5419276659836&rume=1&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=2&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2361&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=483&eid=31090873%2C31090876%2C42531706%2C95333411%2C95344791%2C95354313%2C95354325%2C95354337%2C95354598%2C31090953%2C31061691%2C31061692&oid=2&pvsid=1433525174559661&tmod=1887031044&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=2&fsb=1&dtd=20677

İstiliyin toxunduğu hər şey sərtləşərək böyüyən bir sferaya çevrilir, sanki mifik Kral Midas Yerin nüvəsini ələ keçirmiş kimi. İstiliyin davamlı şəkildə sərbəst buraxılması ilə özünü təmin edən, frontal halqa açma metatezi polimerləşməsi adlanan və FROMP ləqəbli reaksiya, qatranı bərk formada bərkitmək üçün minimal enerji sərf edir: polidisiklopentadien və ya p-DCPD.

Sərtləşmiş kürə böyüdükcə, tədqiqatçılar onu yapışqan karameldən alma kimi qatrandan çıxararaq şəklini dəyişirlər. Maye-bərk reaksiyası yalnız səthin altında baş verdiyi üçün tədqiqatçılar bərk hissəni şişirdilmiş şüşə kimi qaldıra, batıra və ya onun ölçüsünü və formasını manipulyasiya edə bilər. Məsələn: büzməli və ya dalğalı bir kənar yaratmaq üçün tədqiqatçılar qatranı bir qədər qaldırır, hərəkətsiz saxlayır və təkrarlayırlar.

Tədqiqatçılar öz prosesini bir ağacın necə davamlı olaraq xaricə uzandığını, halqa-halqanı təqlid etmək üçün dizayn etdilər. Təbiətdə cazibə qüvvəsi, külək və temperatur kimi elementlər ağacın simmetrik böyümə meylini tamamlayır və çətinləşdirir, nəticədə ağaclar küləkdə əyilir və ya meşə örtüyünün günəş işığına çatır.

Tawfick, D’Arcy Wentworth Thompsonun “Böyümə və Forma haqqında” kitabını oxuyandan sonra canlı orqanizmlərin böyümə modellərinə və nəticədə meydana gələn formalara (həmçinin morfogenez kimi tanınır) heyran oldu. Keçən avqust ayında Tawfick dosentlikdən tam professor vəzifəsinə yüksəldikdə kitabı Universitet Kitabxanasına həsr etdi.

Tawfick və həmkarları yeni metoddan istifadə edərək şam qonası, moruq və balqabaq kimi gündəlik əşyalar hazırladılar. Bunların hamısı oxsimmetrik formalardır və ya şaquli ox ətrafında simmetrikdir. Qeyri-simmetrik formalar daha çətindir, lakin mümkündür; məsələn, tədqiqatçılar kiçik bir baş və kiçik dimdik yaratmaq üçün onu vaxtında yuxarı çəkməzdən əvvəl sferik bədənin səthin altına genişlənməsinə icazə verərək kivi quşunu heykəlləndirdilər.Oyna

00:0000:15SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

“Bu, bir çox təbii sistemlərdə rast gəlinən reaksiya-diffuziya prosesinin gözəl və sadə tətbiqidir. Böyümə-çap prosesinin sürəti və enerji səmərəliliyi bu prosesi xüsusilə cəlbedici edir. Bu birgə layihənin modelləşdirmə tərəfində biz istehsal olunan obyektin hədəf formasına nail olmaq üçün lazım olan çubuqun yuxarı hərəkətini proqnozlaşdıran hesablama aləti hazırlamışıq”, – Philiperolipeispace və professor Illipelipeispaçinq bildirib. kağız üzərində həmmüəllif.

Bu metodun məhdudiyyətləri təbiətdə olanlarla eynidir. Tawfick, banan kimi əyri obyektlərin çapı nəzəri cəhətdən mümkündür, lakin riyazi olaraq proqramlaşdırmaq çətindir, “güldəki tikan kimi” mürəkkəb formalar kimi.

“Təbiətdə mükəmməl kub tapmaq çətindir. Mən mükəmməl kub kimi görünən heç bir bitki və ya orqanizm tanımıram. Eynilə, bizim prosesimiz mükəmməl bir kub yarada bilməz. Bu, təbiətin maraqlı güzgüsüdür”.

Tawfick deyir ki, bu proses “sadə və yüksək səviyyədə satıla bilər” və ümid edir ki, bir gün külək turbininin qanadları kimi böyük polimer əsaslı məhsulların yaradılması üçün istifadə oluna bilər.

Ətraflı məlumat: Morfogen Growth 3D Çap, Qabaqcıl Materiallar (2025). DOI: 10.1002/adma.202406265 . advanced.onlinelibrary.wiley.c … .1002/adma.202406265

Jurnal məlumatı: Təkmil materiallar Beckman Qabaqcıl Elm və Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir