Revolučná 3D tlačiareň dokáže za pár hodín vyrobiť aj zložitý elektromotor

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Tlačová platforma využíva štyri nezávislé extrúzne nástroje pre rôzne suroviny.

• Systém plynulo kombinuje až päť odlišných materiálov počas jedného neprerušeného procesu.

• Kompletná tlač plne funkčného lineárneho elektromotora trvá necelé tri hodiny.

Moderné automatizované prevádzky a továrne po celom svete často trpia finančnými stratami v dôsledku neočakávaného zlyhania techniky. Keď porucha jediného špecifického elektromotora zastaví celú výrobnú linku a náhradný diel nie je lokálne dostupný, podniky musia čakať týždne až mesiace. Tieto obrovské straty spôsobené pomalými dodávkami zo vzdialených častí globálneho dodávateľského reťazca motivovali inžinierov k hľadaniu sebestačného riešenia.

Zásadná demokratizácia strojárskej výroby prichádza priamo z laboratórií Microsystems Technology Laboratories na inštitúte MIT. Vedecký tím pod odborným vedením Luisa Fernanda Velásqueza-Garcíu nedávno predstavil revolučnú tlačovú platformu schopnú vytvoriť kompletný hardvér v jedinom kroku. Samotné zariadenie je konštrukčne postavené na osvedčenej metóde vytláčania materiálu a jeho následného precízneho nanášania vrstvu po vrstve.

Kľúčovým rozdielom oproti bežnej komerčnej tlačiarni je dodatočné osadenie až štyrmi rôznymi nezávislými extrúznymi nástrojmi, ktoré si prístroj dynamicky strieda. Tieto robotické trysky dokážu plynulo spracovať širokú škálu priemyselných surovín vo forme klasických vlákien, tvrdených peliet aj špeciálnych tekutých atramentov.

Platforma je technologicky schopná počas jediného výrobného cyklu dynamicky prepínať až medzi piatimi rôznymi stavebnými prvkami. Do výsledného objektu vkladá elektricky vodivé atramenty, tvrdé i mäkké magnetické kompozity, pevné dielektrické polyméry a mechanicky flexibilné materiály. Tento inovatívny prístup úplne eliminuje akúkoľvek potrebu rozsiahlej postprodukčnej ručnej montáže, ktorá je inak nevyhnutná pri konvenčnej strojárskej výrobe.

Najväčšou inžinierskou výzvou pre vedecký tím bolo zladenie úplne odlišných chemických a termodynamických požiadaviek jednotlivých extrúznych techník do jedného uzavretého celku. Výskumníci museli napríklad vytvoriť špeciálny pretlakový systém pre aplikáciu vodivých atramentov tak, aby na vzduchu stvrdli bez použitia vysokých teplôt.

Prílišné koncentrované teplo alebo agresívne ultrafialové žiarenie by totiž nevyhnutne degradovalo citlivé dielektrické štrukturálne materiály tvoriace samotnú kostru vyrábaného zariadenia. Hlavným funkčným demonštrátorom platformy sa stal lineárny elektromotor. Ide o zariadenie generujúce priamočiary pohyb, ktoré sa masívne využíva v pokročilej robotike či pohyblivých letiskových dopravníkoch.

Tlač tohto zariadenia, pozostávajúceho z vytlačených pružín, cievok a izolantov, zabrala tlačiarni len neuveriteľné tri hodiny. Po vybratí prístroja z tlačovej podložky bol potrebný iba jeden jediný procesný krok, a to cielená fyzická magnetizácia tvrdých magnetických častí motora. Výsledné zhotovené zariadenie následne pri testoch vykazovalo maximálne lineárne predĺženie 318 mikrometrov pri rezonančnej frekvencii 41,6 hertza.

Vytlačené vnútorné solenoidy pritom dosiahli silu magnetického poľa 2,03 militesla a tvrdé magnety vygenerovali stabilné pole so silou 71 militesla. Odborníci vo svojej správe zdôrazňujú, že materiálové náklady na výrobu takéhoto plne funkčného motora predstavujú zanedbateľných 0,50 dolára.

Parametre tohto lokálne vytlačeného zariadenia sú kvalitatívne porovnateľné alebo dokonca lepšie ako pri motoroch vyrábaných konvenčnými, zdĺhavými a nákladnými priemyselnými procesmi. Úspešný výskumný tím plánuje v blízkej budúcnosti integrovať magnetizáciu priamo do procesu tlače a demonštrovať svetu výrobu zložitejších rotačných elektromotorov.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Flexibilná lokálna tlač zložitých motorov dramaticky zníži chronickú závislosť strojárskeho priemyslu od zraniteľných dodávateľských sietí.

Zdroj: news.mit.edu foto: depositphotos.com

Zobrazit Galériu