Vedci spojili drevo a kov len pomocou zvuku a 3D tlače
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 3. 9. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výroba by sa mohla dramaticky zmeniť vďaka dvom novým technikám spájania materiálov, ktoré vytvorili vedci v Rakúsku. Tieto dve metódy vytvárajú mimoriadne pevné väzby na úrovni pórov, čím sa eliminuje potreba žieravých lepidiel.
Priemyselné lepidlá sú síce skvelé na spájanie dielov, ale nie sú veľmi dobré pre životné prostredie, najmä tie, ktoré sú vyrobené z chemikálií na báze ropy. Nielenže výroba týchto lepidiel vyžaduje veľké množstvo energie a zdrojov, ale pri ich výrobe môžu vznikať škodlivé znečisťujúce látky. Navyše po skončení životného cyklu predmetov, v ktorých boli použité, môžu kontaminovať pôdu a podzemné vody. Okrem toho niektoré chemikálie používané pri výrobe lepidiel môžu byť škodlivé pre pracovníkov, ktorí ich používajú.
Zatiaľ čo sa v poslednom čase objavujú snahy o vytvorenie ekologickejších lepidiel, výskumníci z Technickej univerzity v Grazi (TU Graz) v Rakúsku zvolili iný prístup. Vlastne dva iné prístupy, pričom obidva dosiahli spojenie rôznych druhov dreva a dvoch druhov plastov, nehrdzavejúcej ocele a zliatiny titánu.
V prvom prípade výskumníci použili proces 3D tlače, ktorý nazvali ako „Addjoining“. Podarilo sa im vytlačiť rôzne materiály 3D tlačou priamo na kus neošetreného dreva takým spôsobom, že prenikli do pórov dreva a vytvorili spojenie podobne ako lepidlo. Tím potom spoj rozdelil.
„Po prasknutí spoja sa nám podarilo nájsť polymér v póroch dreva a polámané vlákna dreva v polyméri, čo naznačuje, že k prasknutiu došlo v dreve a polyméri, ale nie v spoji,“ vysvetľuje Gean Marcatto, ktorý na tomto procese pracoval ako postdoktorand na Ústave materiálových vied, spájania a tvárnenia TU Graz.
Tím sa domnieva, že 3D vytlačené spoje by mohli byť ešte pevnejšie, ak by sa drevo vyleptalo pomocou lasera, aby sa vytvorili zložitejšie štruktúry alebo väčšie póry pre spojenie s druhým materiálom.
„Chceli sme však pracovať s čo najmenším počtom krokov a predovšetkým bez chemikálií,“ hovorí Sergio Amancio, ktorý viedol výskum. „Túto technológiu môžeme obzvlášť dobre využiť pri komplikovaných 3D geometriách, pretože komponenty sa tlačia priamo na povrch, v akejkoľvek geometrii.“
Druhá technika spájania, s ktorou výskumníci prišli, sa nazýva ako „ultrazvukové spájanie“. Využíval sa pri nej prístroj nazývaný ako sonotróda, ktorý vysielal vysokofrekvenčné vlny s nízkymi vibráciami cez spojenie dreva a kovových polymérov. Tým sa vytvorilo trenie, ktoré generovalo dostatočné teplo na spojenie oboch materiálov.
„Táto technika je obzvlášť vhodná pre veľké komponenty a 2D štruktúry, pretože sme dosiahli presne lokalizovaný bodový spoj,“ hovorí Awais Awan, spoluautor štúdie.
Výskumníci veria, že ich nová technika ekologického spájania môže mať uplatnenie v nábytkárskom, automobilovom a leteckom priemysle. Ich výskum bol prezentovaný na IIW výročnom zhromaždení a medzinárodnej konferencii o zváraní a spájaní, ktorá sa konala minulý mesiac na gréckom Rhodose.
