اختصاصی بسپار/ پایه و اساس فناوری چاپ سه بعدی، نوآوری ست

بسپار/ایران پلیمر تحولات جدید در مواد مورد استفاده در ساخت افزایشی- چاپ سه‌‌بعدی- منجر به فرایندپذیری آسان‌‌تر، عملکرد بهتر و بهبود زیست‌‌پایداری می‌‌شود. در این مقاله به برخی از این تحولات اشاره شده است.

تعداد بسپارهایی که می‌توانند برای ساخت افزایشی استفاده شوند رو به افزایش است. همین موضوع، نویدِ استفاده از فناوری ساختِ افزایشی، نه تنها برای پیش‌‌نمونه‌سازی، بلکه برای تولید را می‌‌دهد. گذارِ این فناوری از نمونه‌سازی به تولید، توسط شرکت بریتانیایی IDTechEX در حیطه‌‌ی مطالعات بازار، مورد توجه قرار گرفته است. به گفته این شرکت، افزایش تعداد بسپارهای قابل استفاده در ساخت افزایشی و کاهش هزینه‌‌ی مواد، دو مورد از مهم‌‌ترین عوامل تاثیر‌‌گذار بر توسعه مواد جدیدِ بسپاری هستند.
به همین منظور، پودرهای گرمانرم، بسپارهای گرمانرم، رشته‌‌های گرمانرم و نوربسپارها (photopolymers) شامل گونه‌‌های جدید فرمول‌‌بندی شده که خواص انعطاف‌پذیری، تقویت‌‌کنندگی و چقرمگی را بهبود می‌‌دهند، در حال توسعه هستند. به گفته‌‌ی شرکت IDTechEX، این مواد برای گستره‌‌ی وسیعی از کاربرد‌‌ها، از جمله پزشکی، صنعتی، و دندانی طراحی شده‌‌اند.
فناوری چاپ سه بعدی با استفاده از رانشگری گرماسخت واکنشی، فرایند انتخابی الکترونورنگاری گرمانرم(STEP) و دیگر روش‌‌ها در حال گسترده‌‌تر شدن هستند تا مواد‌‌‌‌های بیشتر و الزامات کاربردها را برای چاپ دربرگیرند. فناوری جدید چاپ سه بعدی با به‌‌کارگیری فناوری‌‌های طراحی افزایشی مانند طراحی زایشی (generative) و ساختاربندی شبکه‌‌ای (lattice structuring) می‌تواند باعث کاهش استفاده از مواد در مقایسه با قطعه‌‌‌های تولید شده به روش‌های متداول شود. در نتیجه، این موضوع منجر به کاهش هزینه مواد به ازای هر قطعه می‌‌شود. می‌‌توان از دیگر راه‌‌‌‌های کاهش هزینه‌‌ی مواد، تولید خوراک ورودی ارزان‌‌تر با استفاده از مواد پسماند یا مواد بازیافتی اشاره کرد.
شرکت ژاپنی Toray industries، ذرات کروی پلی‌‌آمید 6 برای چاپگرهای سه بُعدی گداخت بستر پودری (powder bed fusion) را روانه بازار کرده است که نیاز برای پرداخت (polishing) و پسا‌‌فراورش را برای قطعاتی که از ذراتِ بسپاری پلی‌‌آمید 12 چاپ شده‌‌اند و معمولا تمایل دارند شکل نامنظم بگیرند، را کاهش می‌‌دهد. زبری سطحی که معمولا توسط پستی‌‌وبلندی‌‌های میکروسکوپی قالب ایجاد می‌‌شود، روی جزئیات قطعه، حسی که سطح منتقل می‌‌کند، آب‌‌بندی و عملکرد پوشش تاثیر می‌‌گذارد.
ماده جدید Toraypearl PA6 که ذرات آن کاملا به شکل کره هستند منجر به نمونه‌های چاپ شده‌‌ی دقیق و پیچیده می‌‌شوند که در نتیجه سطح هموار‌‌تر و بی‌عیب و نقص‌‌تر می‌‌شود. هندسه این محصول، حتی اگر با الیاف شیشه تقویت‌‌کننده آمیخته شود، سیالیت (fluidity) مورد نیاز برای چاپ سه‌‌بعدی را تضمین می‌‌کند. این شرکت، این محصول را با فناوری ذره پلی‌‌آمید انحصاری خود که منجر به تشکیل ذرات کروی در هنگام بسپارش پلی‌‌آمید می‌‌‌‌شود، تولید کرده است.
Toraypearl PA6 دارای استحکام زیاد، مقاومت گرمایی و خواص مکانیکی خوب است. شرکت Toray اظهار دارد که این شرکت کاربردهای پیش‌‌نمونه‌‌سازی را برای صنایع خودرو‌‌سازی، انرژی و دیگر ‌بخش‌ها که نیاز به چنین خواصی دارند، هدف گرفته است. در ادامه، گفته شد که فناوری ذره‌‌ای این شرکت برای دیگر گونه‌‌های پلی‌‌آمید، از جمله پلی‌‌آمید 66 (PA66) و پلی‌‌آمید 12 (PA12)، کاربرد دارد.
شرکت Aspect فعال در چاپ سه بعدی از توکیو برای چاپگرهای ساخت افزایشی‌‌ AM-E3 300 HT و AM-E3 550 HT خود به خاطر استفاده ازToraypearl PA6 گواهی انطباق گرفته است. شرکتToray می‌‌گوید Toraypearl PA6 را با پودر آسیا شده پلی‌‌فنیلن‌‌سولفید (PPS) خود با نامToraymill تقویت کرده است تا مجموعه مواد خود را برای چاپگرهای سه بعدی گسترش دهد. واحد تولیدی این ماده تا سال مالی منتهی به مارس 2026 به طور کامل عملیاتی خواهد شد.

ردپای کمتر
شرکت شیمیایی Evonik ادعا دارد گونه‌‌های جدید پودرهای پلی‌‌آمید 12 Infinam اخیرا معرفی شده برای چاپگرهای سه‌‌بعدی، به طور چشمگیری ردپای کربن را کاهش می‌‌دهد. گونه‌‌های جدید زیست‌‌پایدار با استفاده از انرژی‌‌های تجدیدپذیر در شرکت آلمانیMarl Chemical Park در حال تولید هستند که کاهش حدود 50 درصدی ردپای کربن آن‌‌ها توسط سازمان TÜV Rheinland راستی‌‌آزمایی شده است. شرکت Evonik روغن کرچک را که در تولید پلی‌‌آمید 12 Infinam برای فناوری‌‌های پودری چاپ سه‌‌بعدی مثل تف‌‌جوشی لیزری انتخابی (SLS)، تف‌‌جوشی با سرعت زیاد (HSS) و گداخت چند جتی (MJF) استفاده می‌‌کرد را جایگزین دیگر مواد جدید می‌‌کند.

برگردان: عمادالدین درانی
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 257 ماهنامه بسپار که در نیمه اسفند ماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.