باحثون روس يتمكنون من برمجة سلوك المعادن أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد

توصل باحثون روس إلى طريقة للتحكم المباشر في خصائص معدن النيكل والتيتانيوم أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد، ما يتيح التحكم في قدرة المادة على استعادة شكلها الأصلي ومدى مرونتها. وقد تُسهم هذه الدراسة في تسريع تطوير غرسات طبية أفضل، ومحركات صغيرة، وأجهزة مطبوعة بتقنية الطباعة رباعية الأبعاد من الجيل التالي، بحسب الرجل.

ودرس علماء من جامعة موسكو الوطنية للعلوم والتكنولوجيا ومعهد ليبيديف للفيزياء، تأثير معايير الطباعة ثلاثية الأبعاد بالليزر على سبيكة النيكل والتيتانيوم، وهي سبيكة ذات ذاكرة شكلية تُستخدم على نطاق واسع في الطب والطيران والروبوتات والإلكترونيات الدقيقة.

واستخدموا تقنية دمج مسحوق المعادن بالليزر، حيث يقوم الليزر بصهر مسحوق المعدن طبقة تلو الأخرى، وقاموا بتغيير قوة الليزر وسرعة المسح لمراقبة كيفية تغيّر بنية المادة.

النتيجة الرئيسية هي إمكانية ضبط خصائص السبيكة أثناء الطباعة، دون الحاجة إلى معالجة حرارية إضافية، فمن خلال تغيير خوارزمية الطباعة، تمكن الباحثون من تغيير درجة حرارة التحولات الطورية بما يقارب 45 درجة مئوية، ما يعني قدرتهم على التحكم في وقت بدء المادة باستعادة شكلها أو إظهار مرونتها الفائقة.

يُعدّ تشكيل سبيكة النيكل والتيتانيوم بالطرق التقليدية أمرًا صعبًا، لذا توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد طريقة أكثر كفاءة لتصنيع الأجزاء المعقدة. وتُعدّ القدرة على "برمجة" سلوكها أثناء الإنتاج ذات قيمة خاصة للغرسات الطبية المُخصصة، مثل الدعامات، وأجهزة تقويم الأسنان، وبعض أنواع الغرسات.

كما يُعدّ هذا العمل ذا صلة بالطباعة رباعية الأبعاد، حيث تتغير الأجسام المطبوعة أو خصائصها بمرور الوقت استجابةً لدرجة الحرارة أو الحمل أو غيرها من الظروف، وهذا يفتح المجال أمام هياكل أكثر ذكاءً، وآليات مصغرة، وموصلات مرنة، ومكونات روبوتية قابلة للتكيّف.

ووفقًا لرئيسة الجامعة ألفيتينا تشيرنيكوفا، أمضت الجامعة عقودًا في تطوير سبائك ذاكرة الشكل، وتُعزز هذه النتائج الجديدة آفاق استخدامها في التطبيقات الصناعية العملية، فيما أكد رئيس المختبر ستانيسلاف تشيرنيشيكين، أن الدراسة تُثبت إمكانية تعديل خصائص المواد مباشرةً أثناء عملية الطباعة، بدلًا من تعديلها لاحقًا في مرحلة معالجة منفصلة.

باختصار، أظهر الفريق إمكانية "برمجة" قطعة معدنية مسبقًا أثناء طباعتها. وتُعد هذه الطريقة خطوة مهمة نحو تصنيع منتجات معدنية أكثر ذكاءً ودقةً وتخصصًا في المجالين الطبي والهندسي المتقدم.