اختصاصی بسپار/ پخت نوری-گرمایی؛ فناوری جدیدی که تولید چندسازههای گرماسخت را متحول میکند
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر پژوهشگران از فناوری نوینی در تولید برهمافزا (Additive Manufacturing) رونمایی کردهاند که میتواند محدودیتهای قدیمی تولید قطعات چندسازههای گرماسخت thermoset composites را تا حد زیادی برطرف کند. این فناوری که بر پایه پخت نوری-گرمایی (Photothermal Curing) توسعه یافته، امکان چاپ سهبعدی قطعات تقویتشده با الیاف را بدون نیاز به کورههای پرمصرف و چرخههای طولانی پخت فراهم میکند و میتواند مسیر تازهای برای تولید قطعات سبک و مقاوم در صنایع پیشرفته ایجاد کند.
حذف کوره و پخت همزمان حین چاپ
در روشهای متداول تولید چندسازههای گرماسخت، قطعات معمولا نیازمند فرایندهای چندمرحلهای، زمانبر و استفاده از کورههای گرمایی بزرگ هستند.
در فناوری جدید، الیاف کربن هنگام قرار گرفتن در معرض پرتو لیزر آبی تکفام انرژی الکترومغناطیسی را جذب کرده و بلافاصله گرمای موضعی شدیدی تولید میکنند. این گرما واکنش بسپارش را فعال کرده و ماده همزمان با فرایند چاپ، پخت میشود؛ بدون آنکه به منبع گرمایی خارجی نیاز باشد.
کاهش چشمگیر مصرف انرژی
یکی از مهمترین مزیتهای این فناوری، کاهش بسیار زیاد انرژی مصرفی در فرایند تولید است.
طبق نتایج آزمایشها، قطعات چاپشده با این روش با وجود حفظ خواص مکانیکی نزدیک به روشهای سنتی، تنها حدود ۰/۴۵ کیلوژول انرژی گرمایی مصرف میکنند؛ در حالی که تولید همان قطعه با روش قالبگیری سنتی به حدود ۶۹۱۲ کیلوژول انرژی نیاز دارد.
مقاومت کششی نمونههای جدید نیز حدود ۱/۴۸ گیگاپاسکال گزارش شده که فاصله کمی با نمونههای سنتی با مقاومت ۱/۶۶ گیگاپاسکال دارد.
آزادی طراحی سهبعدی بیسابقه
یکی از تفاوتهای مهم این فناوری، امکان ساخت ساختارهایی است که در روشهای رایج تولید چندسازه قابل دستیابی نیستند.
در این روش، مسیر چاپ به فنورز اجازه میدهد الیاف را در مسیرهای سهبعدی آزاد و حتی در فضاهای بدون تکیهگاه قرار دهد؛ موضوعی که ساخت قطعات سبکتر و با بازده سازهای بالاتر را امکانپذیر میکند.
این ویژگی بهویژه در قطعات پیچیده هوافضا، خودرو و تجهیزات صنعتی اهمیت زیادی دارد.
مهندسی دقیق اتصال میان الیاف و بسپار
پژوهشگران تاکید میکنند کارکرد نهایی این قطعات تا حد زیادی به کیفیت اتصال میان الیاف تقویتکننده و بسپار بستگی دارد.
برای مثال در مواد طبیعی آبدوست، از اصلاحات شیمیایی سطحی برای ایجاد پیوند اشتراکی بهتر با ماتریس استفاده میشود. در برخی چندسازههای خودترمیمشونده نیز بهجای پیوندهای دائمی، شبکههای مولکولی برگشتپذیر طراحی میشود تا قطعه بتواند ترکهای داخلی را ترمیم کند و طول عمر بیشتری داشته باشد.
کاربرد در خودرو، الکترونیک و صنایع پیشرفته
این فناوری میتواند کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف ایجاد کند.
در صنعت خودرو، برخی سازندگان در حال جایگزینی قطعات فلزی سنگین با چندسازههای تقویتشده هستند؛ تغییری که میتواند وزن برخی قطعات را تا ۶۰ درصد کاهش دهد.
در الکترونیک نیز از این فناوری برای تولید حسگرهای انعطافپذیر و سامانههای تبدیل انرژی استفاده شده و در صنایع دفاعی امکان تولید قطعات مقاوم به سایش با الیاف آرامید در حال بررسی است.
گامی مهم در آینده تولید صنعتی
کارشناسان معتقدند ترکیب چاپ سهبعدی، پخت سریع همزمان و کنترل دقیق جهتگیری الیاف میتواند قواعد سنتی تولید چندسازههای گرماسخت را تغییر دهد.
این فناوری نهتنها زمان و هزینه تولید را کاهش میدهد، بلکه امکان ساخت قطعات سبکتر، مقاومتر و کممصرفتر را فراهم میکند؛ موضوعی که میتواند نسل جدیدی از طراحی صنعتی را در سالهای آینده شکل دهد.
