Forscher drucken mit energetischen Materialien in 3D

Forscher der amerikanischen Purdue University behaupten, eine Methode entwickelt zu haben, um mit energetischen Materialien zu drucken und gleichzeitig ein hohes Maß an Präzision und Sicherheit gewährleisten zu können. Sie verwendeten hierzu das Inkjet-Verfahren.

Energetische Materialien setzen durch chemische Umwandlung innerhalb kürzester Zeit große Mengen an Energie frei. Wir kennen diese energetischen Materialien insbesondere in Form von Sprengstoff. Sie sind jedoch auch für andere mikromechanische Systeme notwendig, wie beispielsweise die Funktionsfähigkeit eines Airbags, der sich unter Verwendung einer kleinen Menge Sprengstoff aufbläst. Aber je kleiner die Geräte werden, desto kritischer wird die Energie auf der Mikroebene. Aus diesem Grund  beschäftigen sich die Forscher mit diesem Problem. Den Forschern der Purdue University ist es gelungen mit einer eigens entwickelten Technik, die an das Inkjet-Verfahren angelehnt ist, diese energetische Materialien dank ihrer Expertise in additiver Fertigung in 3D zu drucken.

„Energetische Materialien sind hier bei uns ein bekanntes Gebiet, ebenso wie die additive Fertigung„, sagt Allison Murray, die ihren Doktor in Maschinenbau und den 3D-Drucker des Projekts fertigte. „Was in dieser Entwicklung einzigartig ist, ist die Überschneidung zwischen diesen beiden Fachgebieten und die Fähigkeit, diese Art von Material genau zu drucken.“ Nach Angaben der Forscher ist es ihnen gelungen, zwei Komponenten, nämlich einen Brennstoff und ein Oxidationsmittel, so zu kombinieren, dass sie nach einem bestimmten Überlappungsmuster gedruckt werden. Hierdurch sei Nanothermit, ein metastabiles intermolekulares Komposit, geschaffen worden.

Murray sagt, eine der Herausforderungen bestehe darin, Tröpfchenvolumen und -muster zu konfigurieren und einen 3D-Druckern zu entwickeln, der die Tröpfchen ablagert. So stellten die Forscher einen piezoelektrischen 3D-Tintenstrahldrucker vor, der seine Düse still halten konnte, wobei sich das integrierte Druckbett in der gewünschten Form bewegte. Murray sagt, dass sich das Druckbett mit einer Genauigkeit von 0,1 Mikron bewegen kann, was etwa einem Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares entspricht.

Ein in 3D gedrucktes Nanothermit regiere so schnell und kraftvoll wie herkömmliche Thermite, erzeuge genauso viel Wärme und ein gleich starke Schockwelle.  Die Wissenschaftler der Purdue University sagen, dass ihre Arbeit den Weg für einen „sichereren Umgang mit Energiematerialien und deren Entwicklung ebnet, die zuvor mit dem Inkjet-Druck inkompatibel waren“.

Weitere Informationen zu diesem Thema erhalten Sie in anschaulicher Weise in folgendem Video oder auf der offiziellen Webseite der Universität.

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