Методът „оригами“ намалява времето и разходите за проектиране на различните структури

Екип от инженери от САЩ разработи съвсем нов хибриден процес на 3D принтиране. Той е вдъхновен от изкуството на оригами. Върху гъвкава текстилна основа се нанася слой от термопластичен полиуретан, след което се поставя подсилващ материал. Резултатът е плоски панели, които могат да се сгъват в сложни 3D форми, без да са необходими скъпи калъпи. Методът съкращава времето за производство с 95% и намалява разходите с 90% в сравнение с традиционните композитни материали и позволява създаването на структури, по-големи от самия принтер.

Производството на големи части от композитни материали – крила на самолети, корпуси на ракети, панели за сгради – изисква скъпи калъпи. Тяхното производство отнема седмици и стотици хиляди долари. Освен това сложните 3D форми, които не се сгъват хоризонтално, е трудно да се направят от слоеве без гънки и разкъсвания. Импрегнирането на влакната със смола често изисква автоклави с високо налягане и температура. Изследователи от Националната лаборатория „Оук Ридж“ в САЩ предложиха алтернатива: да се отпечатат плоски заготовки, след което да се сгънат като лист хартия.

Как работи алгоритъмът: От равнината към сложна геометрия

Първо се нанася термопластичен полиуретан – междинен слой за залепване – върху текстилна основа, например найлон или стъклена тъкан. Отгоре се отпечатва подсилващ материал. Това е лека и здрава термопластична ABS пластмаса с въглеродни влакна и епоксидна смола за твърдост и издръжливост. Благодарение на химическото сродство слоевете се свързват на молекулярно ниво. Резултатът е плосък „лист“ със зони с различна твърдост. След това листът се сгъва по предварително проектираните линии на сгъване, за да се създаде триизмерен обект.

Икономическият ефект и практическото приложение

Тестовете показват, че е възможно да се намали времето за производство на определена структура с 95%, а разходите – с 90%. Премахнат е и проблемът, свързан със съхранението на формите, и е постигнато бързото производство както на термопластични, така и на термореактивни композитни материали.

Технологията има потенциал да разшири възможностите за проектиране в аерокосмическата, автомобилната и строителната индустрия, пише IE.

Разработчиците са подали заявка за патент, за да лицензират технологията. Освен това те възнамеряват да увеличат мащаба на процеса до размери, подходящи за производство на големи количества.