Bilim insanları artık 3B yazıcılar ile mikro ölçekli karmaşık cam nesneler üretebiliyorlar. Araştırmacılar, bu teknik ile bir gün akıllı telefon kameraları için lensler ve diğer kilit cam bileşenleri üretebilecekleri görüşündeler.

Arkeolojik araştırmalar insanoğlunun son bin yıldır cam imalatı yaptığını gösteriyor. Cam işlemeciliği genellikle sıcak fırınlar ve sert kimyasallar gerektiriyor. Bilim insanları ise endüstriyel cam işlemeciliğinin dezavantajlı yanlarının 3B baskı tekniğiyle aşılıp aşılamayacağını araştırdılar.

Günümüzün gelişmiş 3B yazıcıları plastikten seramiğe, metalden canlı hücrelere kadar birçok sıra dışı materyali kullanarak üç boyutlu karmaşık nesneler üretebiliyor. Bu cihazlar tıpkı sıradan yazıcıların mürekkep püskürtmesi gibi tercih edilen materyaller ile katmanlar oluşturuyor. Aralarındaki başlıca fark ise 3B yazıcıların düz katmanları birbirleri üzerine yerleştirebilmesi.

Şimdiye dek 3B yazıcılar ile camı şekillendirmenin iki yöntemi biliniyordu; bir lazer kullanmak ya da camı 1000 derecede ısıtmak. Fakat her iki teknikte de elde edilen cam yapılar kaba yapıları nedeniyle pek çok uygulamaya yatkın olmuyordu.

Almanya’nın Eggenstein-Leopoldshafen kentindeki Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden makine mühendisi Bastian Rapp, “İnsanlar camın 3B baskı ile çalışılması çok zor olduğunu düşündüler.” diyor.

3Dprintedcastle_gate

Bu kanıyı çürütecek olan sır ise araştırmacıların sıvı cam ismini verdikleri yeni bir yöntem ve 3B yazıcılar ile karmaşık cam yapılar imal edilebilmesini mümkün kılıyor. Rapp, “Bu teknik modern 3B baskının önemli bir boşluğunu kapatıyor” diyor.

Bilim insanları bu tekniği geliştirmek için cam yapımında kullanılan silis parçacıklarından faydalandılar. Bu parçacıklar 40 nanometre genişliğindeyken, standart bir insan saç telinden 2500 kat daha ince.

Sıvı cam ismi verilen maddenin üretimi için silika nanoparçacıklar bir akrilik çözeltiye eklendi. İmal edilen sıvı cam 3B yazıcı materyali olarak kullanıldı ve ultraviyole ışınlar onu akrilik cama benzer şekilde sertleştirdi.

Plastik parçalar yaklaşık 2370°F (1300°C) sıcaklığa maruz kaldığında erirken, nano silis parçacıkları ise pürüzsüz şekilde birbirlerine kaynadı. Araştırmacılar, bu tekniğe bazı katkı maddeleri ekleyerek renkli cam baskılar alınabileceğini de keşfettiler.

“Cam, insanlığın kullandığı en eski malzemelerden biri. Hala yüksek performanslı bir malzeme ve pek çok uygulama için tek malzeme seçeneği” diyen Rapp ekliyor, “Araştırmamızın yaptığı şey, 21. yüzyılın üretim teknikleri ile yüzyıllar öncesinden bir malzeme arasındaki boşluğu doldurmak.”

20tb-glass01-master768

Araştırmacıların kullandığı ticari 3B yazıcı  birkaç düzine mikron kadar küçük boyutlu nesneler basabilme kabiliyetine sahip. Ortalama bir insan saç teli ise 100 mikron genişliğinde.

Bu yeni yöntem sert kimyasallar gerektirmezken, kamera lensleri gibi alanlarda kullanılabilecek kadar pürüzsüz ve berrak cam bileşenler üretebiliyor.

Rapp, “Akıllı telefonlar için minik lenslerin yanı sıra kimyasal reaksiyonların gerçekleşebileceği camdan yapılmış, kimyasal ve termal olarak dayanıklı mikro reaktörler üretebiliriz.” diyor.

Geliştirilen yeni teknik yüksek hızda veri iletimi için optik ve fotonik bileşenlerin oluşturulmasına da yardımcı olabilir. Rapp ve ekibi, geliştirdikleri tekniği ticarileştirmek için bir şirket kurmaya hazırlanıyor ve önümüzdeki birkaç yılda camın popüler bir 3B baskı materyali haline gelmesini umuyor.


Referans: Nature 544, 337–339 (20 April 2017) doi:10.1038/nature22061

Paylaş

Cevapla