Μια ομάδα ερευνητών από τη Σχολή Μηχανικών του NYU Tandon School, κατάφερε να δημιουργήσει «δομικό αφρό» χρησιμοποιώντας την τεχνολογία της 3D εκτύπωσης, με σκοπό τη μελλοντική ενίσχυση της ανθεκτικότητας των υποβρυχίων νέας γενιάς. Το συγκεκριμένο υλικό ήδη χρησιμοποιείται από τη βιομηχανία στην κατασκευή αυτοκινήτων, πλοίων, αεροσκαφών αλλά και υποβρυχίων. Η βασική διαφορά έγκειται στον τρόπο εφαρμογής του αφρώδους υλικού. Μέχρι και σήμερα, όλα τα τμήματα κατασκευάζονται με τη μέθοδο της χύτευσης μέσω της έγχυσης σε ειδικό καλούπι, προκειμένου να δοθεί το επιθυμητό σχήμα. Ο τρόπος αυτός όμως έχει ένα βασικό μειονέκτημα όσον αφορά την αντοχή. Ακριβώς επειδή απαιτείται η ένωση των εξαρτημάτων ώστε να δοθεί το τελικό αποτέλεσμα, η συγκεκριμένη μέθοδος, όπως λένε οι ερευνητές, εισάγει «τρωτά σημεία» στο σύνολο της κατασκευής, καθώς είναι αδύνατο να αποφευχθεί η παρουσία ενώσεων.

3D εκτυπώσιμος «δομικός αφρός» θα μπορούσε να αυξήσει την αντοχή των υποβρυχίων synfoamsg header

Χρησιμοποιώντας όμως την τεχνολογία της 3D εκτύπωσης, μπορεί με επιτυχία να ξεπεραστεί η συγκεκριμένη αδυναμία, ελαχιστοποιώντας τα όποια «τρωτά σημεία», ακριβώς επειδή ένας 3D εκτυπωτής θα καταφέρει να δημιουργήσει ενιαία αντικείμενα. Ειδικά στην κατασκευή υποβρυχίων, η μέθοδος αυτή θα ανοίξει νέους ορίζοντες όσον αφορά τη «μηχανική» αντοχή τους στις τρομακτικές πιέσεις που δέχονται όταν καταδύονται σε μεγάλα βάθη. Ο δομικός αφρός αποτελείται από ένα μείγμα μικροσκοπικών γυάλινων ή κεραμικών σφαιριδίων και μιας εποξειδικής ή πλαστικής ρητίνης. Τα χαρακτηριστικά που παρουσιάζει και τον καθιστούν ιδιαίτερα χρήσιμο στην κατασκευή υποβρυχίων, είναι η μικρή του πυκνότητα σε συνάρτηση με τον όγκο του, μια ιδιαιτερότητα που τον καθιστά ιδιαίτερα ελαφρύ, χωρίς όμως να υπολείπεται σε θέματα αντοχής και ανθεκτικότητας.

3D εκτυπώσιμος «δομικός αφρός» θα μπορούσε να αυξήσει την αντοχή των υποβρυχίων Syntacticfoam

Πώς ακριβώς όμως λειτουργεί η 3D εκτύπωση δομικού αφρού? Στο σημείο αυτό η ερευνητική ομάδα πειραματίστηκε αρκετά, καθώς επιδίωκε να υλοποιήσει ένα ειδικό εκτυπώσιμο νήμα που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί από έναν κοινό 3D εκτυπωτή του εμπορίου χωρίς να κρίνεται απαραίτητη η οποιαδήποτε μετατροπή στο «σώμα» του και τελικά το κατάφεραν με επιτυχία. Δημιούργησαν ένα 3D εκτυπώσιμο νήμα από πλαστικό πολυαιθυλενίου (HDPE) με ενσωματωμένα μικροσφαιρίδια αποτελούμενα από ανακυκλωμένη τέφρα, ένα υποπροϊόν αποβλήτων καύσης άνθρακα. Επίσης, το εκτυπώσιμο αφρώδες υλικό είναι πλήρως ανακυκλώσιμο, συμβάλλοντας στην προστασία του περιβάλλοντος.

3D εκτυπώσιμος «δομικός αφρός» θα μπορούσε να αυξήσει την αντοχή των υποβρυχίων zortrax 3d printer 04

«Εστιάσαμε στην ανάπτυξη ενός νήματος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο μεγαλύτερο σύνολο των 3D εκτυπωτών, χωρίς την παραμικρή μετατροπή τους. Λάβαμε υπόψη μας και αξιολογήσαμε αναλόγως όλες τις παραμέτρους που μπορεί να επηρεάσουν τη διαδικασία της 3D εκτύπωσης, όπως είναι για παράδειγμα το υλικό της πλατφόρμας εκτύπωσης, η θερμοκρασία και η ταχύτητα της εκτύπωσης. Η εύρεση ενός συνόλου βέλτιστων συνθηκών ήταν στην ουσία το κλειδί για την πραγματοποίηση της κατασκευής εξαρτημάτων υψηλής ποιότητας», εξήγησε ο Nikhil Gupta, αναπληρωτής καθηγητής αεροδιαστημικής μηχανικής που εργάστηκε στο συγκεκριμένο έργο.