NSF MRI: طابعة ثلاثية الأبعاد ذات خاصية متغيرة
تلقت كلية Frank H. Dotterweich للهندسة بجامعة Texas A&M-Kingsville منحة قدرها 349,000 دولار أمريكي من مؤسسة العلوم الوطنية لشراء طابعة Stratasys Connex 500 متعددة المواد ثلاثية الأبعاد.
عمل أعضاء هيئة التدريس في قسم الهندسة الميكانيكية ، Hong Zhou و Larry Peel ، مع أعضاء هيئة التدريس في أقسام الكيمياء وعلوم الكمبيوتر والكهرباء لتطوير مقترح هذه المنحة.
توفر هذه المنحة التمويل لاقتناء أداة تركيب مواد ذات خاصية متغيرة. مستوحاة من الطبيعة ، صممت المواد ذات الخصائص المتغيرة اختلافات تدريجية في التركيب والهيكل على الحجم ، مما أدى إلى تغييرات مقابلة في خصائص المواد. تقوم الأداة بتجميع المواد ذات الخصائص المتغيرة عن طريق الجمع المباشر بين مادتين مكونتين بتركيزات وهياكل محددة لتوفير الخصائص المطلوبة.
يتيح التصنيع المباشر للمواد ذات الخصائص المتغيرة فرصًا لتطوير أنظمة معقدة في عملية بناء واحدة ، مما يلغي قيود التصميم مع الحفاظ على الشكل والمظهر والوظائف الدقيقة. يوفر وسيلة لتطوير آليات متوافقة وهياكل ذكية ، وتنسيقات لأشباه الموصلات العضوية والموصلات الفائقة والأجهزة الإلكترونية العضوية الأخرى.
مواصفات الخصائص المتغيرة (المواد الرقمية) لـ Connex 500
قائمة أولية بالمشاريع التي تستخدم ، أو ستستخدم ، أو يمكن أن تكون قد استخدمت CONNEX 500
ملاحظات: إلى جانب الإمكانات المدرجة في الاقتراح ، يمكن لـ Connex أيضًا طباعة قوالب حقن ثلاثية الأبعاد أو قوالب أخرى ذات درجة حرارة أعلى من مادة رقمية تشبه ABS. أيضًا ، القدرة على تعدد المواد بواحد واضح تجعل من السهل عمل نماذج طبية مختلفة.
يواصل هذا المشروع تطوير مشغلات العضلات المطاطية السابقة المصنعة رقميًا (DM-RMAs). أنتجت TAMUK DM-RMA السابقة القليل من القوة أو الانكماش وفشلت قبل الأوان بسبب ضعف خصائص المواد المرنة المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
في العمل الحالي ، تسمح خيوط الضفيرة البيضاوية بجدران مشغل أرق ، ويتم تطوير عضلات مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصقولة ومختلطة حيث يمكن استبدال اللدائن المرنة التقليدية ببعض اللدائن الرقمية. زاد أداء DM-RMA من خلال عملية التطوير التكرارية.
يهدف بحثه إلى تكرار وظيفة وحركة الفراشة ، بما في ذلك هيكل الجناح الأساسي ، والمحركات ، والجسم ، مع نقاط إرفاق الجناح ، وأدوات التحكم ، وتخزين الطاقة.
كانت المرحلة الأولى من البحث في ربيع هذا العام ، هي إنشاء هيكل متصل بجناح الفراشة والجسم باستخدام مواد مركبة مرنة. كان من المقرر طباعة قالب الجناح على Connex 500 من مادة رقمية تشبه ABS ، ولكن تعطل Connex ، لذلك تمت طباعته على مادة واحدة قديمة Objet30 ، من مادة لا تسمح بدرجات حرارة أعلى.
ستقوم أبحاث المرحلة الثانية بتصنيع أجنحة الفراشة والمشغلات والجسم مباشرة من مواد رقمية مختلفة على Connex 500.
هذا العمل عبارة عن عرض توضيحي بسيط لقالب تم طباعته ثلاثية الأبعاد من مادة عاجية تشبه مادة ABS. بالإضافة إلى ذلك ، ستتم طباعة قوالب متعددة على كونيكس لصنع مشغلات متعددة الأجزاء بخصائص صلبة ومرنة وسيطة ، من اللدائن الحرارية المملوءة وغير المعبأة.
قام هذا الفريق بتصنيع عصا مركبة ومقبض لدورة تصنيع المواد المركبة. كان من المفترض أن يصنعوا القالب لمقبض قصبهم من مادة رقمية تشبه ABS ، لكن الماكينة لم تكن تعمل في ذلك الوقت ، لذلك تم صنع نموذج FDM ، وصب القالب.
قام هذا الفريق بتصنيع إطار المروحية الرباعية من المواد المركبة باستخدام قالب CNC من الخشب. يمكن تصنيع الإطار من بلاستيك مقاوم للصدمات (Endur & Durus-white) على Connex ، إذا كان جاهزًا.
قام هذا الفريق بطباعة إطار طائرة هليكوبتر RC من ABS على طابعة ثلاثية الأبعاد على غرار FDM. يمكن تصنيع الإطار من بلاستيك مقاوم للصدمات (Endur & Durus-white) على Connex ، إذا كان جاهزًا.
قام هذا الفريق النشط بتصنيع نسختين من جسم الطائرة من مواد مركبة ، وكان بإمكانه توفير الوقت من خلال نسخ الطباعة ثلاثية الأبعاد لنموذج جسم الطائرة متعدد الألوان قبل تصنيع نسختهم النهائية.
كان لدى هذا الفريق الحائز على جائزة أجزاء كثيرة من سيارتهم ، ولكن واجه صعوبة في اتخاذ قرار بشأن التكوين النهائي. كان بإمكانهم توفير الوقت والجهد من خلال طباعة نماذج عمل ثلاثية الأبعاد لسيارة تعمل متعددة الألوان قبل تصنيع مركبتهم النهائية المغطاة بالصدف والألمنيوم.
الطبية الحيوية وما يتصل بها
أمثلة على المواد الرقمية (Verowhite و TangoBlackPlus مجتمعين)
عناصر ممتعة وعناصر اختبار أخرى ، بما في ذلك جمجمة شفافة مجوفة مع ثقب وأسنان مرئية ، ومكعب تروس ملتوي ، وصورة لمارلين مونرو يتم إنتاجها عن طريق تغيير سمك المادة المطبوعة شبه الشفافة.