EO

Spaghetti met klittenband: 3D-printen voor gevorderden

02 oktober 2019 om 15:20 uur

Met 3D-printers kunnen fantastische vormen worden gemaakt, maar voor veel toepassingen moet het materiaal veel sterker. Chemici in Eindhoven werken daaraan: "Het materiaal van de huidige 3D-printers is te vergelijken met spaghetti. Wij maken spaghetti met klittenband."


Met 3D-printers kunnen fantastische vormen worden gemaakt, maar voor veel toepassingen moet het materiaal veel sterker. Chemici in Eindhoven werken daaraan: "Het materiaal van de huidige 3D-printers is te vergelijken met spaghetti. Wij maken spaghetti met klittenband."


Hans Heuts en Rint Sijbesma ontwikkelen nieuwe kunststoffen en gels op basis van dynamische chemische bindingen. Dat zijn chemische verbindingen die makkelijk losgaan, en ook weer makkelijk binden, waardoor de eigenschappen van de stof kunnen veranderen tijdens of na de productie ervan. Hun onderzoek wordt uiteindelijk toegepast bij het 3D-printen van protheses en implantaten.
Ze werken aan nieuwe materialen voor laser sintering. "De grote precisie is fantastisch, en je hebt er geen steunvlak bij nodig zoals bij andere 3D-printmethoden", vertelt Heuts, "maar het resultaat is lang niet zo sterk als bijvoorbeeld bij spuitgieten."


De onderzoekers ontwikkelen daarom kunststoffen waarbij het gesmolten poeder beter hecht. "Gewone polymeren zijn een soort spaghettislierten, die hechten doordat ze in elkaar verstrikt raken. Wij verbeteren de plakkracht door dynamische bindingen toe te voegen. Dan krijg je spaghetti met klittenband", zegt Heuts. Bij hoge temperaturen laten de klittenbandbindingen los en wordt de kunststof vloeibaar. Sijbesma: "Daardoor is het bij hoge temperaturen goed te verwerken. Eenmaal afgekoeld staat het materiaal als een huis."


In het lab zijn al meerdere nieuwe materialen gemaakt. "Je probeert allerlei dingen uit waarvan je denkt dat ze kunnen werken", zegt Sijbesma. "Soms pakt dat goed uit, soms minder. Een van de stoffen die we hebben gemaakt bleek juist extreem bros." Collega's van de faculteit Werktuigbouwkunde testen nu of de poeders bij verhitting netjes in elkaar vloeien. "Als blijkt dat een materiaal veelbelovend is, maar nog niet bij de juiste temperatuur smelt, dan gaan wij weer aan de slag."

 

Extruder

Ook begint het nadenken over de juiste productiemethode. Binnenkort komt er een extruder binnen. "Uitgangspunt van ons onderzoek is dat we eenvoudige chemie gebruiken en veelgebruikte uitgangsstoffen", benadrukt Heuts. "We gebruiken als basis een commerciële polyester van DSM. Daar voegen we een andere stof aan toe om de dynamische bindingen te maken." Met de extruder wil hij kijken of dit mengen ook op grotere schaal werkt. "Met wat geluk gooien we onze beginmaterialen in de extruder en komt onze nieuwe kunststof er vloeibaar uit", zegt hij. Als dat inderdaad zo is, zou dat de stap naar commercieel gebruik wel heel eenvoudig maken.

 

Repareerbaar kunststof

De sterke materialen zijn ontworpen voor het 3D-printen, maar zouden ook op andere gebieden van pas kunnen komen. Repareerbare kunststof, bijvoorbeeld. "Het vloeit als je het verwarmt, en is sterk als het afkoelt. Je zou dus een breuk kunnen repareren door de kunststof te verhitten", zegt Heuts. "Het is speculeren, maar misschien kan dat van pas komen bij het repareren van windmolens. "Of kinderspeelgoed van kunststof", vult Sijbesma aan, "dat hoef je dan niet meteen weg te gooien als er een onderdeel afbreekt."

 

bloem4D-afdrukken: een kleur en vorm veranderende bloem van micro-afmetingen gemaakt met direct laser schrijven. Beeld: TU/e 

 

4D-printen

In Eindhoven loopt ook een onderzoek binnen het gezamenlijke onderzoeksprogramma Dynam. Chemicus Albert Schenning werkt aan 4D-printen. Hij ontwikkelt materialen die reageren op signalen van buiten, zoals licht. "Je kan dan hele precieze vormen maken, door het materiaal met licht te beschijnen", aldus Sijbesma.


Dynam is een onderzoeksprogramma waarin de universiteiten van Eindhoven en Maastricht samenwerken met DSM, Brightlands Materials Center, TNO en Xilloc, een jong bedrijf in medische implantaten op maat. Op de website van Xilloc staan mooie plaatjes van 3D-geprinte schedeldelen, een van de toepassingen waar je bij medisch 3D-printen aan moet denken.

 

Bron: NWO

 

Gerelateerd nieuws

Lood wordt keihard onder druk

Pantsers van lood: zacht onder normale omstandigheden, keihard bij impact

Lood, onder normale omstandigheden zo zacht dat het moeilijk te bewerken is, gaat op dezelfde manier reageren als veel sterkere metalen wanneer het snel wordt samengeperst bij hoge druk. Deze kennis kan helpen bij het…

Tot 30% meer capaciteit voor lithium-ionbatterijen

Tot 30% meer capaciteit voor lithium-ionbatterijen

Door structurele veranderingen te bestuderen tijdens de synthese van kathodematerialen voor toekomstige high-energy lithium-ionbatterijen, hebben onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en…

Metamaterialen met meer dan 100 vormen

Sommige metamaterialen kunnen in wel 100 vormen springen (video)

Onderzoekers van Amolf bestuderen 3D structuren die verschillende vormen kunnen aannemen, met het doel om metamaterialen te maken die meerdere eigenschappen hebben. De onderzoekers hebben een nieuwe manier bedacht om de…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe Safety Field Box van Schmersal

Eenvoudige installatie-oplossing voor complexe machines: veiligheidsveldbus met PROFINET/PROFIsafe-veldbusinterface

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

10 december 2019, Utrecht

International MicroNanoConference 2019

De actieve betrokkenheid van industrie, wetenschap en gebruikersgemeenschap van microsystemen en...

11 december 2019, Arnhem - Doorwerth

ATEX 153

11 en 12 december 2019

Meer agendapunten »