Revoluce v 3D tisku: Metoda inspirovaná origami zkracuje výrobu o 95 % a snižuje náklady

Vědci z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) vyvinuli hybridní proces 3D tisku, který kombinuje design inspirovaný origami s kompozitními materiály.

Vědci z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) vyvinuli hybridní proces 3D tisku, který kombinuje design inspirovaný origami s kompozitními materiály. Tato inovativní technika, představená v Manufacturing Demonstration Facility amerického ministerstva energetiky, eliminuje potřebu drahých forem a zároveň umožňuje vytvářet lehké, skládací struktury.

Nový přístup spočívá v přímém nanášení materiálů na flexibilní látkový podklad. Tím vznikají ploché panely, které lze následně složit do komplexních trojrozměrných tvarů. Metoda tak spojuje flexibilní a pevné prvky do jediné integrované součásti a řeší klíčová omezení tradiční výroby kompozitů, která často vyžaduje nákladné formy a dlouhé dodací lhůty. Tým ORNL používá vysoce pevné látkové substráty, jako je nylon, skleněná vlákna nebo pryskyřicí napuštěná vlákna. Integrační vrstva, obvykle z termoplastického polyuretanu, zajišťuje přilnavost. Následně se nanášejí výztužné materiály, včetně termoplastického uhlíkového vlákna ABS pro lehkou pevnost nebo termosetových pryskyřic, jako je epoxid, pro větší tuhost a odolnost. Materiály vytvářejí vazby na molekulární úrovni, což vede k robustní a jednotné struktuře.

„Tato průkopnická metoda nově definuje pokročilou výrobu spojením materiálové vědy s transformačními principy designu,“ vysvětlil Steven Guzorek, vedoucí výzkumník v ORNL. „Aplikací principů inspirovaných origami na hybridní kompozity zlepšujeme efektivitu a škálovatelnost výroby velkých konstrukcí a dosahujeme forem, které jsou s tradičními aditivními přístupy nedosažitelné.“ V testech tato bezformová metoda zkrátila dobu výroby o 95 procent a snížila náklady o 90 procent u konkrétního designu ve srovnání s konvenčními přístupy. Rovněž eliminovala problémy spojené se skladováním forem a umožnila rychlou výrobu termoplastických i termosetových kompozitů.

Technologie má potenciál rozšířit flexibilitu designu pro průmyslová odvětví vyžadující silné a lehké díly, jako je letecký, automobilový a stavební průmysl. Plochý tisk následovaný skládáním podporuje efektivní přepravu a montáž na místě, což by mohlo zásadně změnit způsob výroby velkých komponent. ORNL již podala patent na tuto inovaci a připravuje ji k licencování výrobcům. Dalším cílem výzkumného týmu je škálovat proces pro širší průmyslové využití. Doufají, že odemknou zcela nové možnosti designu. „Naším cílem je, aby tato inovace byla škálovatelná, aby výrobci napříč průmyslovými odvětvími mohli využít její potenciál,“ dodal Guzorek. „Rozšířením přístupu k bezformovým hybridním kompozitům dáváme výrobcům možnost prozkoumat nové možnosti designu a odemknout zcela nové aplikace pro tuto transformační technologii.“