Den guldglimt har alltid fångat våra ögon, men nu har ädelmetallen en ny användning – att hitta defekter i 3D-utskrift.

Vanderbilt-forskare har utvecklat en teknik för att guld faktiskt "glänser" inuti 3-D-tryckta delar för att belysa eventuella problem.

"Detta är en av de första applikationerna som använder guld för defektdetektering. Vi kan inspektera och upptäcka defekter som inte är synliga för blotta ögat, använda de optiska egenskaperna hos inbäddade guldnanopartiklar, sa Cole Brubaker, civilingenjörsstudent, och huvudförfattare till studien. "Det är ett mycket kritiskt steg – att kunna säga 'Vi har en defekt. Det är precis här'."

Forskargruppen använde supersmå partiklar av guld, som faktiskt visar sig som en djupt rödbrun färg. Nanopartiklarna är ungefär 100, 000 gånger tunnare än ett människohår, men de skulle kunna lösa ett stort problem inom tillverkningen.

"3D-tryckt material blir allt vanligare i vårt dagliga liv, från konsumentvaror och produkter till demonstrationer av 3D-tryckta bilar och hem, " sa Kane Jennings, ordförande och professor i kemi- och biomolekylär teknik, och medförfattare på tidningen. "Men det kan uppstå problem vid bearbetning av 3-D-tryckta material. Små defekter eller saknade trycklager kan uppstå. Dessa defekter kan äventyra och försvaga den strukturella integriteten hos 3-D-tryckta produkter, orsakar misslyckande."

Forskare bestämde sig för att försöka bädda in guld i tryckmaterialet för att se om det kunde hjälpa till att flagga dessa defekter.

"Det liknar guldet i din ring, men den har väldigt unika optiska egenskaper som inte försämras med tiden, sa Brubaker.

Den innovativa processen går ut på att blanda guldnanopartiklarna med en löst plastpolymer, sprida det i mediet. När det torkar och stelnar, plasten extruderas eller pressas till guld nanopartikelfyllda polymerfilament, eller tunna slangar, som sedan kan användas i vanliga 3-D-skrivare.

Efter att en del har skrivits ut, den går in i en speciell UV-Vis-spektrofotometer för att inspektera efter defekter.

"Vi använder absorbansegenskaperna hos de inbäddade guldnanopartiklarna, ", sa Brubaker. "Du skannar bara ljus över provets yta och ser var absorbansen minskar inuti, signalerar ett defekt i det materialet. En defekt kan hittas med en enda oförstörande mätning. Det går väldigt snabbt. Det tar bara några sekunder. Vi behöver inte förlita oss på stora avkänningssystem som har sensorer placerade över hela delen."

I det tvärvetenskapliga teamet ingick forskare från institutionerna för civil- och miljöteknik, kemisk och biomolekylär ingenjörskonst och kemi, tillsammans med hjälp från en student som studerar vid Fisk University i Nashville. Forskningen finansierades av U.S. Office of Naval Research. Patent söks på tekniken och forskningsresultaten har publicerats i ACS applicerade nanomaterial .

"Det finns enorma möjligheter för vad vi kan göra med den här tekniken, ", sade Jennings. "Vi har visat att de 3-D-tryckta delarna kan vara självrapporterande. De självrapporterar defekter. Vi tittar nu på möjligheten att göra ännu mer med dessa smarta material."

"Det som verkligen gör mig upphetsad är det breda utbudet av applikationer vi kan använda den här tekniken för, sa Brubaker. Vi har precis skrapat på ytan.