الرئيسية - المساحة الإخبارية - تحقيق طباعة المعادن بشكل ثلاثي الأبعاد

تحقيق طباعة المعادن بشكل ثلاثي الأبعاد

قام فريق من الباحثين من جامعة توينتي إيجاد طريقة لطباعة بنية من النحاس و الذهب ثلاثية الأبعاد، و ذلك من خلال تراص قطرات معدنية صغيرة مجهرياً، حيث تتكون هذه القطرات من ذوبان طبقة رقيقة معدنية باستخدام الليزر النبضي، و قد تم نشر أعمالهم في مجلة Advanced Materials.

يتقدم مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد بسرعة، وقد تم الإشارة إليه أحيانا باسم “حجر الأساس الجديد للصناعة” ومع ذلك تقتصر الطباعة في الوقت الحاضر على البلاستيك في أغلب الأحيان. لكن إذا كان من الإمكان استخدام المعادن أيضا للطباعة ثلاثية الأبعاد، فإنه سيفتح مجموعة جديدة واسعة من الاحتمالات والإمكانات. وكما نعلم توصل المعادن الكهرباء و الحرارة بشكل جيد جداً، وهذا قوي للغاية، و لذلك فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد في المعادن تسمح بتصنيع أجهزة ومكونات جديدة تماماٌ، كعناصر التبريد الصغيرة أو روابط بين مجموعة من الرقائق في الهواتف الذكية.

(إطلع على الإنفوغرافيك: تاريخ الطباعة ثلاثية الأبعاد )

150610093219_1_540x360

عامود ميكروي من النحاس بارتفاع 0.86 ميلي-متر وعرض 0.005 ميلي-متر. تشكل العامود من قطرات ذات قطر 0.01 ميلي-متر. وبهذه التقنية، يمكن طباعة الأشكال الأكثر تعقيداً.

ومع ذلك فإن المعادن تذوب في درجة حرارة عالية. مما يجعل ترسب قطرات المعادن تحدي كبير. لكن الفوهات القوية حرارياً Thermally Robust nozzles المطلوبة لمعالجة المعادن السائلة بالكاد متاحة. فلا وجود لأي حلول جديدة للهياكل الصغيرة على وجه الخصوص (من 100 نانومتر إلى 10 ميكرومتر) حتى الآن.

و قد حقق باحثون من منظمة FOM و جامعة توينتي خطوة كبيرة نحو طباعة معدنية عالية الدقة. فاستخدموا ضوء الليزر لإذابة النحاس و الذهب إلى قطرات ذوات حجم الميكرومتر، و قاموا بحفظهم بوضع مسيطر عليه. في هذه الطريقة، يُركز نابض الليزر على طبقة معدنية رقيقة فيقوم بإذابته إلى قطرات متطايرة، ثم يقوم الباحثون بوضع تلك القطرات على ركيزة، و بتكرار هذه العملية يتم الوصول إلى بنية ثلاثية الأبعاد. على سبيل المثال، وضع الباحثون آلاف من القطرات المكدسة لتشكيل أعمدة صغيرة من ارتفاع 2 ملم و قطر 5 ميكرومتر، كما قاموا بطباعة أقطاب عامودية في تجويف، دون نسيان أمر خطوط النحاس، في الواقع يمكن طباعة أي شيء تقريباً و ذلك باختيار بذكاء مكان مناسب لتأثير تلك القطرات.

الطاقة العالية

استخدم الباحثون في هذه الدراسة طاقة ليزر عالية جداً بالمقارنة مع في ما مضى، وكان هذا لزيادة تأثير سرعة قطرات المعادن. وعندما تقوم هذه القطرات السريعة بالتأثير على تلك الركيزة فإنها ستقوم بتشكيل قرص عليها و تجميده بهذا الشكل.
حيث أن شكل القرص هو شيء جوهري لطباعة قوية ثلاثية الأبعاد: فإنه يسمح للباحثين بوضع وتكديس القطرات بشكل متماسك على بعضها. استخدم الباحثون في محاولات سابقة طاقات ليزر منخفضة، مما سمح لهم بطباعة قطرات صغيرة، لكن بقيت هذه القطرات كروية الشكل مما يعني أن مجموعة من القطرات كانت أقل استقراراً.

و قد شرح الباحثون في مقالهم السرعة المطلوبة لتحقيق شكل القطرة المطلوب. فقاموا بتوقع هذه السرعة سابقاً لمختلف المواد و طاقات الليزر. هذا يعني أنه يمكن ترجمة النتائج بسهولة إلى المعادن الأخرى كذلك.

لكن مشكلة واحدة متبقية هي أن طاقة الليزر العالية تؤثر في القطرات الهابطة على الركيزة إلى جانب الموقع المطلوب. لا يمكن تجنب هذا حالياً. لكن سيقوم الفريق بالمستقبل العملي بالتحقيق بهذا الأمر، لتمكين طباعة نظيفة للمعادن، المواد الهلامية، الباستا أو السوائل السميكة للغاية.

للمزيد حول هذا الموضوع:

المصدر : Sciencedaily

عن Bushra Al-Sabbagh

تعليق واحد

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

x

‎قد يُعجبك أيضاً

تعاون بين غوغل وديزني لإنتاج كرتون بين المجرات لإلهام الأطفال أن يهتموا بالبرمجة

لا يمكن أن يكون التعليم هو مجرد تلقين بسيط للمعلومات ضمن صفٍ مدرسي، وبفضل التقنيات ...