چاپ صفحات سرامیکی برای ساخت هواپیمای فراصوت

سرامیک دارای خواص مفیدی از جمله استحکام بالا، سختی و مقاومت در برابر فرسایش، دمای بالا و سایش است؛ اما نقطه ضعف سرامیک این است که به سادگی نمی توان آن را در قالب اشکال پیچیده تولید کرد.

محققان لابراتورهای HRL واقع در مالیبو کالیفرنیا توانستند با استفاده از چاپگرهای سه بعدی صفحات سرامیکی بسازند که برای ساخت هواپیماهای مافوق صوت کاربرد دارد.

سرامیک دارای خواص مفیدی از جمله استحکام بالا، سختی و مقاومت در برابر فرسایش، دمای بالا و سایش است؛ اما نقطه ضعف سرامیک این است که به سادگی نمی توان آن را در قالب اشکال پیچیده تولید کرد.

یکی از راهکارهای موجود برای این کار، استفاده از چاپگرهای سه بعدی است. این چاپگرها با افزودن لایه های متعدد از مواد اولیه که به صورت مایع هستند، اجسام را با اشکال موردنظر تولید می کنند و در پایان فرآیند تولید، با استفاده از پرتوهای ماورای بنفش، مواد اولیه را سخت می کنند. با این وجود، دمای ذوب بسیار بالای سرامیک تولید آن را با استفاده از چاپگرهای سه بعدی با مشکلات جدی همراه کرده است.

راهکارهای انگشت شمار موجود برای چاپ سه بعدی سرامیک بسیار کند هستند و محصول نهایی نیز متخلخل است و در مقایسه با سرامیک هایی که از روش های دیگر تولید می شوند، شکننده تر است.

محققان برای حل این مشکل به جای استفاده از مواد اولیه متداول که به شکل پودر است و برای چاپ سه بعدی ابتدا باید ذوب شود، از نوعی رزین استفاده کردند که به شکل ماده ای روان است و در نتیجه این کار توانستند اجسام سرامیکی محکم و یکپارچه را در اشکال پیچیده تولید کنند.

برای این منظور ابتدا از نوعی رزین حاوی سیلیکون، کربن و اکسیژن استفاده کردند که در مقایسه با نمونه های کاربید سیلیکون موجود در بازار 10 بار محکم تر است. پس از تاباندن پرتوهای ماورای بنفش به مدت 30 تا 60 ثانیه محصولی سخت و محکم به ضخامت 1.27 تا 2.54 سانتیمتر با ساختار کندوی عسل یا شبکه ای به دست آوردند.

این شیوه جدید در مقایسه با روش های قبلی بین 100 تا 1000 مرتبه سریع تر است. همچنین در بررسی هایی که با استفاده از میکروسکوپ الکترونیکی انجام گرفت، مشخص شد هیچ گونه ترک و تخلخل در سطح سرامیک وجود ندارد.

با وجود این که چاپگرهای سه بعدی قادرند سرامیک را در اشکال مختلف از جمله مارپیچی و لانه زنبوری تولید کنند، مدتی زمان لازم است تا این نوع سرامیک به صورت تجاری به بازار عرضه شود.

یکی از کاربردهای این نوع مواد جدید در هواپیماهای مافوق صوت و تجهیزات میکروسکوپی است.گزارش کامل این تحقیقات در آخرین شماره نشریه Science منتشر شده است.

منبع: ایرنا

ویدیو مرتبط :
مستند هواپیمای فراصوت توپولوف 144 _2