Denna proof-of-concept-logotyp 3D-printades med en ny additiv tillverkningsprocess, ljusriktad elektroforetisk deposition (EPD). Ett lager av nanopartiklar av volfram (mörkbruna) avsattes först på områden upplysta genom en laserskuren aluminiummask. Masken byttes sedan, tillsammans med lösningen av nanopartiklar, för att avsätta aluminiumoxidkeramiskt material (vitt). I framtiden, maskerna kommer att ersättas av en digitalt projicerad mask för ett helt automatiserat deponeringssystem.
(Phys.org) – I nästan ett sekel, elektroforetisk avsättning (EPD) har använts som en metod för beläggning av material genom att avsätta partiklar av olika ämnen på ytorna av olika tillverkade föremål. En av de vanligaste och äldsta processerna som använder EPD är appliceringen av en grundfärg på nya bilkarosser på en produktionslinje. Bilens kaross är positivt laddad medan den flytande primern i dunktanken är negativt laddad, tvingar primerns attraktion till metallytan.
Sedan dess tidigaste användning, EPD har använts för att deponera ett brett utbud av material på ytor, inklusive keramik, metaller, polymerer och till och med levande celler. Denna beprövade process fungerar bra men den är begränsad. EPD kan bara avsätta material över hela ytan och inte specifikt, förutbestämda platser, tills nu.
Forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory har skapat en teknik som kallas ljusriktad elektroforetisk avsättning, som använder fotokonduktiva elektroder och elektriska DC-fält för att dynamiskt mönstra ytmaterialet. Detta möjliggör uppbyggnad av material i riktade områden där ljuset kommer i kontakt med fotoledarens yta. Detta möjliggör skapandet av godtyckligt mönstrade 3D-multimaterialkompositer över stora ytor med fin upplösning.
Forskningen är föremål för en artikel, "Ljusriktad elektroforetisk avsättning:en ny additiv tillverkningsteknik för godtyckligt mönstrade 3D-kompositer, " publicerad i Avancerade material .
Forskare använde ljusriktad EPD för att producera en aluminiumoxid keramisk-volfram nanopartikelkomposit. Initialt, nanopartiklarna av volfram avsattes över den fotokonduktiva ytan, sedan belyst genom en laserskuren aluminiummask. En annan formad mask byttes sedan ut tillsammans med det nya materialet, att deponera det keramiska materialet. I framtiden, aluminiummaskerna kommer att ersättas av en digitalt projicerad mask, liknande de som finns i DLP-tv-apparater, för ett helt automatiserat deponeringssystem.
Ljusriktad elektroforetisk avsättning har potential att höja traditionell EPD från ett enda lager, beläggningsprocess för ett enda material till en verklig additiv tillverkningsteknik som gör att unika kompositer kan bildas. Till exempel, tomma områden kan skapas exakt i en del för att kontrollera polymermaterialbeteenden för energiabsorption eller inom cellulärt material för att skapa vener eller blodkärl för tillverkade organ.
"Vi har presenterat en ny elektroforetisk avsättningsteknik baserad på att använda ljus för att mönstra material på ett fotokonduktivt skikt. Detta representerar ett stort steg i att utveckla elektroforetisk avsättning som en metod för att tillverka komplexa 3D-mönstrade kompositer, sa Andrew Pascall, forskningsingenjör och huvudförfattare.
