Một bước đột phá trong sản xuất gốm sứ đã đạt được bởi một nhóm các nhà khoa học ở Trung Quốc, những người đã phát triển một kỹ thuật in 3D mới.

Theo báo cáo của South China Morning Post, phương pháp mới cho phép in gốm sứ trong không khí mà không cần bất kỳ cấu trúc hỗ trợ nào, cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp trước đây không thể thực hiện được bằng in 3D truyền thống.

Các nghiên cứu cho rằng gốm sứ phù hợp với ngành cơ khí, điện tử và kỹ thuật hàng không do tính trơ, độ cứng, độ cứng và độ bền hóa học ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, tính dễ vỡ và độ cứng của nó đã khiến việc sản xuất các bộ phận phức tạp trở nên khó khăn cho đến tận bây giờ.

Kỹ thuật in 3D mới

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Liu Ren tại Đại học Giang Nam đứng đầu đã phát triển một loại keo in mới và một kỹ thuật đóng rắn cải tiến giúp đông cứng vật liệu nhanh chóng, tăng hiệu quả in 3D và loại bỏ nhu cầu về cấu trúc hỗ trợ.

Kỹ thuật sáng tạo của họ có thể tăng cường các sợi có kích thước đa dạng với đường kính từ 0,41mm đến 3,5mm, xây dựng thành công các cấu trúc gốm, chẳng hạn như lò xo xoắn và cấu trúc công xôn.

Kỹ thuật mới này cải thiện hiệu quả in và giải quyết các vấn đề liên quan đến việc loại bỏ cấu trúc hỗ trợ, vốn là một thách thức trong in 3D gốm truyền thống.

Những phát hiện của nhóm, được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 25 tháng 4, mang đến những khả năng thú vị cho tương lai của ngành sản xuất gốm sứ.

Làm thế nào các nhà khoa học phát triển kỹ thuật mới

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại bùn gốm cảm quang có thể đông đặc nhanh chóng và tăng cường độ khi tiếp xúc với ánh sáng cận hồng ngoại (NIR).

Vật liệu cải tiến này đã chứng minh khả năng duy trì hình dạng của nó trong không khí ngay sau khi được đùn ra khỏi vòi, tất cả là nhờ vào cường độ bức xạ NIR cụ thể.

Trong một khám phá mang tính đột phá, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ánh sáng NIR có thể đạt được kết quả tốt hơn so với ánh sáng cực tím (UV) thường được sử dụng. Điều này mở ra những khả năng mới để in nhanh hơn và chính xác hơn với độ chính xác cao.

Cũng đọc: Rắn robot mới của NASA nhằm tìm kiếm sự sống ngoài vũ trụ! Đây là cách lươn hoạt động

Để kiểm tra khả năng xuyên sáng của vật liệu, các nhà nghiên cứu đã đo độ sâu đóng rắn của bùn dưới ánh sáng NIR và UV. Kết quả thật bất ngờ: dưới tia UV độ sâu đóng rắn đạt 1.02mm sau 130 giây.

Tuy nhiên, dưới ánh sáng NIR chỉ trong 3 giây, độ sâu đóng rắn đạt 3,81 mm. Điều này có nghĩa là NIR cho phép in nhanh hơn, độ chính xác cao hơn so với tia UV.

Một đoạn video minh họa cách Liu và nhóm của ông in các cấu trúc cong ba chiều theo chiều ngang với tốc độ ấn tượng 1mm mỗi giây. SCMP cho chúng ta biết rằng đồ gốm tạo ra giữ được hình dạng tốt và ổn định ngay cả trong các quá trình thiêu kết tiếp theo hoặc nén và tạo hình dưới nhiệt độ cao.

Tiềm năng sử dụng công nghệ

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc tinh chỉnh các thành phần mực và thông số in đã tạo ra các vật thể có độ phân giải tốt hơn và tính thẩm mỹ đặc biệt hơn.

Các thông số như đường kính vòi phun, áp suất đùn, tốc độ di chuyển và cường độ ánh sáng rất quan trọng để đạt được những kết quả vượt trội này.

Trưởng nhóm nghiên cứu Liu rất lạc quan về tiềm năng của kỹ thuật mới này. Ông tin rằng các hình dạng gốm in 3D mà không cần cấu trúc hỗ trợ sẽ truyền cảm hứng cho sự đổi mới và làm cho công nghệ sản xuất bồi đắp trở nên dễ tiếp cận hơn.

Vẫn được đăng ở đây tại Tech Times.

Bài viết liên quan: Jizai Arms sử dụng AI để điều khiển cánh tay robot đeo sau lưng, giống như bộ đồ ‘Người nhện sắt’ của Người Nhện