Национальная лаборатория Окриджа недавно опубликовала в Nature Communications статью, в которой подробно описываются их последние достижения в области 3д печати суперпрочных структур из песка.

Открытие демонстрирует быстрый и экономичный метод печати структур из кварцевого песка с использованием специально изготовленного полимера в качестве связующего. К настоящему времени конструкции доказали свою способность выдерживать в 300 раз больше, чем их собственный вес, что, согласно ORNL, эквивалентно установке двенадцати зданий Эмпайр-стейт-билдинг на Бруклинском мосту.

Фактически, рассматриваемая конструкция действительно была миниатюрным мостом, и вы можете увидеть, как она поддерживает огромный кусок металла на изображении выше.

Обычно для струйной обработки связующего полимер используется в качестве смолы для связывания вещества. Новый полимер, известный как полиэтиленимин (PEI), был специально разработан для данного применения и, как было продемонстрировано, удваивает прочность печатной детали по сравнению с обычными связующими.


«Нашим ключевым открытием стала уникальная молекулярная структура связующего PEI, которая позволяет ему вступать в реакцию с цианоакрилатом для достижения исключительной прочности».

Как правило, детали, изготовленные с помощью впрыскивания связующего, являются пористыми, а затем поры заполняются цианоакрилатом (суперклеем) для увеличения плотности детали. Этот шаг увеличивает прочность еще в восемь раз по сравнению с уже удвоенной прочностью из PEI, и это дополнительное увеличение прочности происходит за счет того, как PEI реагирует с клеем.

В частности, новый песчаный материал имеет текстурную прочность 6,28 МПа, что делает его более прочным, чем неармированный бетон (~4,5 МПа) при нагрузке на изгиб.

Песок используется, потому что он супер дешевый и распространенный. Он также имеет отличные термические свойства и не расширяется при воздействии температур отверждения композита, что позволяет производителям сохранять стабильность размеров инструментов даже при нагревании. А поскольку PEI является водорастворимым, инженеры-технологи могут просто убрать деталь после того, как она затвердеет, вымыть ее и приступить к работе!

Если вам интересно, будет ли этот новый материал доступен в ближайшее время, то вам повезло, поскольку ExOne предоставила ему лицензию для использования на их машинах. По-моему, звучит оптимистично.