Технология аддитивного производства (AM) на основе экструзии использует экструзионное сопло для нанесения материала на подложку для послойной печати нужных компонентов.
Производство низкотемпературных осаждений (НТО) - это метод AM на экструзионной основе, который позволяет изготавливать многоматериальные компоненты с пористостью.
Поскольку LDM-процесс работает при низкой температуре, биологическая активность и биосовместимость биоматериалов может быть сохранена.
Этот процесс позволяет изготавливать материалы из функционально дифференцированных или композитных веществ. Биоматериалы, изготовленные из синтетических и натуральных полимеров в тканевой инженерии, имитирующие структуру костей и хрящей или нервно-сосудистые ткани , являются основным направлением данного метода изготовления.
Эта процедура обычно включает в себя осаждение смеси материалов на ультранизкотемпературную платформу со стерилизованным шприцом, после чего следует процесс лиофилизации для удаления растворителя и уменьшения микропор, образующихся в результате разделения фаз.
- Для улучшения механических и физико-химических свойств LDM были созданы механизмы с композитным каркасом из сердечника и оболочки.
- Для одновременного выдавливания материала сердечника и оболочки была собрана внутренняя и наружная подающие трубки и головка сопла.
- Для изготовления с градиентными биоматериалами и функциями для тканевой инженерии использовалась многосопловая система LDM с использованием одноразовых шприцев.
Моделирование плавящегося осаждения (FDM) использует волокна, содержащие термопластичные полимеры, которые расплавляются и экструдируются через сопло на нужной подложке слой за слоем.
Одним из полимеров, изготавливаемых таким способом, является поливинилиденфторид (PVDF), который в последнее время находит широкое применение в системах сбора энергии. В FDM керамического AM композит из полимера и керамики может быть использован в качестве исходного материала для улучшения физико-механических свойств конечного компонента.
Исследователи внедрили FDM для изготовления композитных деталей из ПП и TCP со специально подобранной пористостью.
Были оценены различные архитектуры и совместимость материалов с культурой клеток, и результаты показали способность процесса производства компонентов биоматериалов.
Целостность и однородность композитного волокна для экструзионного процесса является решающим фактором в достижении желаемых свойств продукции.
Использование полимерных смесей или смол, устойчивых к УФ-излучению, в сочетании с керамическими частицами широко распространено во многих методах производства керамических компонентов AM.
Присадочные смеси выполняют роль связующего вещества в процессе AM и удаляются из детали в процессе последующего удаления связующего вещества.
Однако каждый из этих подходов, как правило, сталкивается с определенными препятствиями, такими как
- Чрезмерное потребление материала
- Низкая плотность после спекания
- Нобходимость дополнительных шагов
- Отсутствие функциональности и ограничения в размерах производимых компонентов
Добавление фотополимеризуемой дисперсии в сырье экструзионного AM было опробовано с целью использования преимуществ устойчивости зеленого продукта с помощью смолы УФ-отверждения и экономичного процесса AM на основе шприца.
Облучение ультрафиолетовым светом осуществляется в процессе печати, а удаление ультрафиолетовой смолы осуществляется типичным процессом спекания. Однако такие недостатки, как частичная полимеризация слоев и растрескивание детали из-за высокого коэффициента усадки и спекания, еще предстоит устранить.
Методы струйной печати
Основные принципы струйной печати (IJP) обычно включают осаждение струйного потока капель или частиц материала, чтобы материалы могли слипаться.
Были исследованы различные системы управления выбросами капель, в том числе
- Тепловой пузырьковый метод,
- Пьезоэлектрическая головка сопла,
- Пневматический мембранный привод
- Использование электрического поля для генерации потока
Применение нескольких сопел или смешивание сырья для печати в печатающей головке позволяет получать многофазные композиционные материалы . Для изготовления электролита и электрода микробатарей применялась комбинация техники ленточного литья и IJP .
IJP изготавливает гибкие суперконденсаторы на основе графена на металлических пленках. Выполнены также струйные диэлектрики для печатных изоляторов для упаковки электронных встраиваемых устройств и крепления из металлических материалов.
IJP используется для осаждения слоя фотоактивных материалов для солнечных элементов и нескольких материалов фотодетекторов, причем оба подходп сочетаются в комбинации таких приложений.