EO

Nieuw polymeer geeft 3D-geprint zand superkracht

24 november 2021 om 12:50 uur

Wetenschapper Tomonori Saito toont een 3D-geprint zandkasteel. Foto: Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept. of Energy

Onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy hebben een nieuw polymeer ontworpen om silicazand te binden en te versterken voor additieve productie van binderjet, een 3D-printmethode die door industrieën wordt gebruikt voor prototyping en productie van onderdelen.


De printbare polymeer maakt zandstructuren met ingewikkelde geometrieën en uitzonderlijke sterkte mogelijk - en is ook in water oplosbaar. De studie, gepubliceerd in Nature Communications, demonstreert een 3D-geprinte zandbrug (6,5 centimeter) die 300 keer zijn eigen gewicht kan dragen, een prestatie die vergelijkbaar is met 12 Empire State Buildings op de Brooklyn Bridge.

 

 Het binder jet-printproces maakt het mogelijk om 3D-structuren te creëren van een verscheidenheid aan poedervormige materialen. Het concept komt voort uit inkjetprinten, maar in plaats van inkt te gebruiken, spuit de printerkop een vloeibaar polymeer uit om een ​​poedervormig materiaal, zoals zand, te binden, waardoor een 3D-ontwerp laag voor laag wordt opgebouwd.

 

Het team maakte een polyethyleenimine- of PEI-bindmiddel dat de sterkte van zanddelen verdubbelde in vergelijking met conventionele bindmiddelen.

 

Sterker dan metselwerk 

Onderdelen die via binderjetting zijn geprint, zijn aanvankelijk poreus. Ze kunnen worden versterkt door het ontwerp te infiltreren met een extra superlijmmateriaal, cyanoacrylaat genaamd, dat de gaten opvult. Deze tweede stap zorgde voor een achtvoudige sterktetoename bovenop de eerste stap, waardoor een polymeerzandcomposiet sterker is dan alle andere en alle bekende bouwmaterialen, inclusief metselwerk.

 

"Weinig polymeren zijn geschikt om als bindmiddel voor deze toepassing te dienen. We waren op zoek naar specifieke eigenschappen, zoals oplosbaarheid, die ons het beste resultaat zouden geven. Onze belangrijkste bevinding was de unieke moleculaire structuur van ons PEI-bindmiddel dat het reactief maakt met cyanoacrylaat om uitzonderlijke sterkte te bereiken, "zei hoofdonderzoeker Tomonori Saito.

 

Composieten maken

Het supersterke zand is mogelijk geschikt als hulpconstructie bij de fabricage van composieten.  Silicazand is een goedkoop, gemakkelijk verkrijgbaar materiaal dat in de automobiel- en ruimtevaartsector in de belangstelling staat voor het maken van composietonderdelen. Lichtgewicht materialen, zoals koolstofvezel of glasvezel, worden hier gewikkeld rond 3D-geprinte zandkernen en uitgehard met warmte. Silicazand is hier aantrekkelijk voor omdat het bij verhitting niet van afmeting verandert en omdat het uitwasbaar is met kraanwater.

 

De huidige zandgietmatrijzen en kernen hebben een beperkt industrieel gebruik omdat commerciële methoden, zoals uitspoelgereedschap, hitte en druk toepassen die ertoe kunnen leiden dat zanddelen bij de eerste poging breken of falen. Er zijn sterkere zandonderdelen nodig om de productie op grote schaal te ondersteunen en een snelle productie van onderdelen mogelijk te maken. 

 

Gerelateerd nieuws

Hoe schoenen - en auto's - 's nachts van kleur kunnen veranderen

Hoe schoenen - en auto's - 's nachts van kleur kunnen veranderen

Platforms als Instagram geven gebruikers de vrijheid om hun foto's of video's direct te bewerken met behulp van filters. Met één klik kunnen ze het palet, de toon en de helderheid van hun inhoud wijzigen door…

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Engineering Event Safety 2021: Veiligheid moet simpel zijn

Vanwege de nieuwe coronamaatregelen was het nog even spannend, maar het Engineering Event Safety kon gewoon veilig doorgaan. Op 17 november verzamelden een kleine 200 machinebouwers, engineers, ontwerpers en…

Nederlander wint James Dyson Award met PlasticScanner (video)

Nederlander wint James Dyson Award met PlasticScanner (video)

TU/D-alumnus Jerry de Vos heeft met zijn Plastic Scanner een handzaam apparaatje ontworpen waarmee je snel kunt zien van welk soort plastic iets gemaakt is. Informatie die belangrijk is voor hergebruik en recycling van…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Xelity 10TX is dé IP67 switch voor professionele netwerken

Murrelektronik heeft een IP67 Managed switch met 10 poorten aan het assortiment toegevoegd. Deze bespaart ruimte in de...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 november 2021

The Battery Show

A conference and trade fair focused on keeping up with developments in the advanced battery and...

1 december 2021, Den Bosch

Food Technology

Hoe ziet het voedselsysteem van de toekomst eruit? Welke rol speelt technologie hierin?

3 december 2021, online

Seminar on the recycing of permanent magnets

This seminar presents a technical and market overview of magnet recycling in the EU, with current R&I...

Meer agendapunten »