Nyt lys på en ny additiv fremstillingstilgang

(Phys.org) – I næsten et århundrede, elektroforetisk aflejring (EPD) er blevet brugt som en metode til belægning af materiale ved at afsætte partikler af forskellige stoffer på overfladerne af forskellige fremstillede emner. En af de mest almindelige og ældste processer, der anvender EPD, er påføringen af ​​en primercoat på nye bilkarosserier på et produktionssamlebånd. Bilens krop er positivt ladet, mens den flydende primer i dunktanken er negativt ladet, tvinger primerens tiltrækning til metaloverfladen.

Siden dens tidligste brug, EPD er blevet brugt til at afsætte en lang række materialer på overflader, herunder keramik, metaller, polymerer og endda levende celler. Denne gennemprøvede proces fungerer godt, men den er begrænset. EPD kan kun afsætte materiale over hele overfladen og ikke specifikt, forudbestemte steder, indtil nu.

Forskere ved Lawrence Livermore National Laboratory har skabt en teknik kaldet lysrettet elektroforetisk aflejring, som bruger fotoledende elektroder og DC elektriske felter til dynamisk at mønstre overfladematerialet. Dette muliggør opbygning af materiale i målrettede områder, hvor lyset kommer i kontakt med fotolederens overflade. Dette muliggør skabelsen af ​​vilkårligt mønstrede 3D multimateriale-kompositter over store områder med fin opløsning.

Forskningen er genstand for et papir, "Lysrettet elektroforetisk aflejring:En ny additiv fremstillingsteknik for vilkårligt mønstrede 3D-kompositter, " offentliggjort i Avancerede materialer .

Forskere brugte lysrettet EPD til at fremstille en aluminiumoxid keramisk-wolfram nanopartikelkomposit. I første omgang, wolfram nanopartiklerne blev aflejret på tværs af den fotoledende overflade, derefter belyst gennem en laserskåret aluminiumsmaske. En anden formet maske blev derefter erstattet sammen med det nye materiale, at afsætte det keramiske materiale. I fremtiden, aluminiumsmaskerne vil blive erstattet af en digitalt projiceret maske, svarende til dem, der findes i DLP-fjernsyn, til et fuldstændigt automatiseret deponeringssystem.

Lysrettet elektroforetisk aflejring har potentialet til at hæve traditionel EPD fra et enkelt lag, enkelt materiale belægningsproces til en ægte additiv fremstillingsteknik, der gør det muligt at danne unikke kompositter. For eksempel, tomme områder kan skabes præcist i en del for at kontrollere polymermaterialeadfærd til energiabsorption eller i cellulært materiale til dannelse af vener eller blodkar til fremstillede organer.

"Vi har præsenteret en ny elektroforetisk aflejringsteknik baseret på at bruge lys til at mønstre materialer på et fotoledende lag. Dette repræsenterer et stort skridt i at fremme elektroforetisk aflejring som en metode til fremstilling af komplekse 3D-mønstrede kompositter, " sagde Andrew Pascall, forskningsingeniør og hovedforfatter.