הדפסה תלת-ממדית של התקנים מכאניים
מאת ד"ר משה נחמני שני, 23 פברואר 2015 22:37

[תרגום מאת ד"ר נחמני משה]

דמיינו הדפסה של מולקולות שתוכלנה להגיב לסביבה שלהן. כימאים ומהנדסים שילבו ידיים והשתמשו בהדפסות תלת-ממדיות לשם הכנת עצמים תלת-ממדים בעלי יכולות חדשניות. לדוגמה, המדענים יצרו לוחית פלסטיק ההופכת את צבעה לסגול בתגובה למתיחה – מנגנון המציע דרך פשוטה לתיעוד הכוח המופעל על גבי עצם כלשהו.

מיזם מחקרי הנערך באוניברסיטת וושינגטון ממזג בין כימיה רגילה לבין הדפסה תלת-ממדית – המדענים יצרו לוחית פלסטיק בצורת עצם ההופכת את צבעה לסגול בתגובה למתיחה, מנגנון המציע דרך פשוטה לתיעוד הכוח המופעל על גבי עצם כלשהו. "כאן אצלנו, באוניברסיטת וושינגטון, זהו מיזוג שרק חיכה לזמנו – הדפסה תלת-ממדית מצד המהנדסים וחומרים תפקודיים מצד הכימאים," אמר Andrew J. Boydston, פרופסור לכימיה באוניברסיטה, הכותב הראשי של מאמר המפרט את הממצאים ואשר פורסם בכתב-העת המדעי Applied Materials and Interfaces.

הכימאים יצרו פולימר מפלסטיק המורכב מיחידות חוזרות רבות המחוברות יחדיו בחוזקה המוזן לתוך מדפסת תלת-ממדית מסחרית הנמצאת במעבדת הכימיה שבאוניברסיטה. אחת ממחסניות המדפסת הכילה את החומר פולי-קאפרולקטון, חומר הדומה למה שחברה להדפסות תלת-ממדיות משווקת בשם 'יריעה גמישה'. המחסנית השנייה הכילה חומר פלסטיק שלתוכו שולבה המולקולה ספירו-פיראן המשנה את צבעה בזמן מתיחה. "רצינו להדגים כי ניתן לשלב בקלות כימיה תפקודית לתוך חומרים שכבר היום ניתנים להדפסה," אמר החוקר הראשי. "מצאנו כי ניתן לשלב בקלות כימיה מותאמת בתוך הדפסה תלת-ממדית."

הלוחית המודפסת היא פיסה של פלסטיק לבן שבתוכו יש פסים כמעט בלתי נראים ההופכים את צבעם לסגול בתגובה לכוח המופעל על הלוחית. הלוחית מתפקדת בתור גלאי מכאני וזול שלא כולל בתוכו חלקים אלקטרוניים. את ההתקן עצמו ניתן להדפיס תוך 15 דקות מתוך חומרים שעלותם פחות מדולר אחד. ניתן יהיה להשתמש בגלאי מסוג כזה לתעד את הכוחות או הלחצים המופעלים על בניין או על מבנים אחרים. החוקרים מעוניינים לפתח גלאי שיוכל לתעד גם את מהירות הכוח (האימפקט), לדוגמה, בתוך קסדת פוטבול שתוכל לשנות את צבעה כאשר היא נפגעת על ידי כוח חזק דיו.

הוראות עיצוב שונות יכולות לגרום למדפסת להדפיס את רכיבי הפלסטיק בתצורות רבות – כאשר החומר משנה-הצבעים נמצא בפסים במרכז החלק, באזורים אחרים ובצורות שונות. טכנולוגיית ההדפסה התלת-ממדית מציעה יכולות חדשות, אומר החוקר הראשי, למשל, עבור פיתוח שתלים רפואיים מותאמים אישית או מבנים אחרים הכוללים בתוכם חומרים המגיבים לסביבה שלהם.