روش جدید چاپ سه بعدی برای ریزساختارهای چند رنگ

گروه ترجمه وتولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر روش جدیدی برای چاپ سه بعدی در ژاپن ابداع شده است که چاپ موفقیت آمیز اجزای چند رنگ و متشکل از چند ماده در یک مرحله را امکان پذیر می کند.
این روش که توسط تیمی در دانشگاه ملی یوکوهاما در ژاپن ابداع شده است بر اساس راه جدیدی برای نگه داشتن مواد به حالت قطره است. محققان بیان می کنند زمانی که در یک مکان کوچک مانند یک میکروکانال این تبدیل صورت می گیرد، میزان هدررفت ماده کمتر خواهد بود. عامل اصلی برای انجام این کار، روش منحصربه فردی است که توسط این تیم ابداع شده است. این موضوع را Shoji Maruo سرپرست این تیم تحقیقاتی بیان می کند. او همچنین بیان کرده است، در مطالعات ما با نصب یک جعبه ی جداکننده برای رزین های متفاوت، و همچنین افزودن دو مخزن تمیز کننده و یک نازل دمنده ی هوا، تغییرات لازم در چاپگر ایجاد شد. همچنین همه ی مراحل چاپ سه بعدی شامل جایگذاری رزین، حذف حباب و فرایند تمیز کردن به ترتیب با استفاده از یک نرم افزار آزمایشگاهی انجام می گیرد. در نتیجه، ریزساختار سه بعدی چند رنگ به طور خودکار ایجاد می شود.
محققان تصور می کردند می توانند از این روش برای گسترش محدوده ی وسیعی از وسایل نوری مانند حسگرهای نوری و یا محرک های نوری استفاده کنند. همچنین برای تولید ساختارهای چند ماده برای استفاده در ربات ها و یا قطعات پزشکی می توان از این روش استفاده کرد.
یکی از روش های تولید افزایشی به نام استرئولیتوگرافی وجود دارد که از آن برای تولید ساختارهای سه بعدی با دقت زیاد استفاده می کنند. برای این کار از یک لیزر برای پخت مواد استفاده می شود. در این روش، مواد توسط رزین به صورت لایه به لایه پخت می شوند.
یکی از چالش هایی که در این زمینه وجود دارد جلوگیری از نفوذ رزین های مختلف در یکدیگر است. این اتفاق زمانی می افتد که رزین چاپ شده تغییر می کند و مقدار زیادی از رزین هدر می رود و یا حباب هوا در شی پرینت شده ایجاد میشود. روش های موجود از میکروفلودها برای نگه داشتن رزین مایع استفاده می کنند. ولی این روش همیشه موفقیت آمیز نیست. این گروه تحقیقاتی مشکل وجود حباب ها را با استفاده از “انتقال مدل سه بعدی به رزین” حل کردند.
به علاوه برای جلوگیری از به هم آمیختگی رزین ها، در زمان تعویض رزین، دو مرحله فرایند تمیزکاری انجام می شود. به دلیل این پیشرفت ها هر دو مشکل درهم آمیختگی رزین ها و حباب های هوا حل شدند و ساختار چند رنگ سه بعدی با موفقیت شکل می گیرد.
این محققان برای آزمودن راهکار خود انواع مختلفی از رزین های تابش پز را در دستگاه قرار داده و از آن ها برای ایجاد یک میکروساختار سه بعدی استفاده کردند. یکی از این ساختارها یک مکعب کوچک چند رنگ با 1.5 میلی متر قطر بود. برای چاپ این مکعب دستگاه 5 رنگ را 250 بار در طول 6 ساعت فرایند تولید تغییر داد. این گروه تحقیقاتی تشریح کردند که با تنظیم تعداد لایه های رزین چند رنگ، آن ها می توانند میزان جذب هر بخش را تنظیم کنند. این امکان باعث می شود برای مثال لایه ای سیاه رنگ را با استفاده از رنگ های قرمز، آبی، سبز و زرد ایجاد کنند.
Maruo، سرپرست این تیم تحقیقاتی بیان می کند، رنگ می تواند با استفاده از تغییر در تعداد لایه ها ی هر رزین رنگی تنظیم شود. این روش را می توانند برای محدوده ی وسیعی از مواد اعمال کرد.
برای مثال، می توان ذرات میکرو ونانو سرامیک مختلف را با رزین تابش پز مخلوط کرد که حاصل آن امکان تولید انواع مختلفی از شیشه خواهد بود. همچنین می توان از این روش برای چاپ مواد سرامیکی زیست سازگار برای تولید داربست های استخوانی و یا دندان استفاده کرد.
این تیم تحقیقاتی قصد دارد کار خود را برای کاهش زمان مورد نیاز برای انجام این فرایند ادامه دهد. این کار باعث می شود قطعه ی تولیدی با استفاده از چند نوع رزین و بدون هیچ گونه حبابی در مدت زمان کمتری تولید شود. این گروه همچنین قصد دارد از این سیستم برای طراحی ماکت های چند بعدی نیز استفاده کنند.