Tot nu toe was het printen van metalen onderdelen alleen mogelijk met dure apparatuur en bij extreem hoge temperaturen. Maar wetenschapper Michael Dickey van de North Carolina State University heeft met zijn onderzoeksteam hier iets op gevonden. Zij hebben een metaalgel ontwikkeld waarmee je elektrisch geleidende creaties in 3D kunt printen bij kamertemperatuur. Hoe het werkt? Het begint met het mengen van koperdeeltjes met water. Vervolgens wordt er een vloeibaar metaallegering van indium-gallium toegevoegd, waardoor het vloeibare metaal en de koperdeeltjes samenkomen en een gel-achtig materiaal vormen. Dit materiaal behoudt zijn structuur en kan door een pijp en uit een opening vloeien. Hierdoor kunnen de metalen onderdelen eruitzien zoals gewenst. Dit is een enorme doorbraak voor 3D-printen, omdat het printen van metalen objecten bij kamertemperatuur tot nu toe niet mogelijk was.
Maar wat maakt deze gel zo bijzonder? Metalen zijn nuttig vanwege hun elektrische geleidbaarheid en mechanische eigenschappen. Ze worden veel gebruikt in elektronische apparaten. Het probleem was dat metalen alleen bij zeer hoge temperaturen smelten, waardoor ze niet bij kamertemperatuur uit een kraan kunnen stromen. Dankzij deze nieuwe gel is dat nu wel mogelijk. Bovendien heeft de gel een vierde dimensie: tijd. Na het printen van de gel verdampt het water en als je het object tijdens het drogen verhit, ontstaat er spanning binnen het materiaal. Dit zorgt voor extra vormveranderingen, waardoor het object in de loop van de tijd van vorm kan veranderen. Dit wordt 4D-printen genoemd, waarbij tijd de vierde dimensie is. Het was eigenlijk een toevalstreffer dat dit mogelijk bleek te zijn, maar het opent de deur naar nieuwe mogelijkheden in de wereld van 3D-printen.
Deze doorbraak heeft enorme potentie voor onderzoekers en hobbyisten. Het printen van metalen onderdelen bij kamertemperatuur is nu betaalbaar en biedt geweldige nieuwe mogelijkheden. Metalen objecten die met deze gel worden geprint, zijn tot wel 97,5% metaal en zijn zeer geleidend. Hoewel ze niet zo geleidend zijn als conventionele koperdraad, is dit een enorme vooruitgang ten opzichte van eerdere printmogelijkheden. Om de kracht van 4D-printen te demonstreren, hebben de onderzoekers een geleidende spin geprint. Deze spin veranderde langzaam van vorm terwijl hij onder warmte droogde en behield zijn geleidbaarheid. Hierdoor konden de LED-"ogen" van de spin branden wanneer deze werd aangesloten op een 6-volt batterij.
Het team staat open voor samenwerking met industriële partners om de mogelijke toepassingen van deze gel verder te verkennen. Ze zijn enthousiast over de vele toepassingsmogelijkheden in verschillende sectoren, zoals de bouw en de ontwikkeling van rekbare conductoren voor elektronische apparaten. Deze nieuwe technologie maakt niet alleen het printen van metalen objecten toegankelijker, maar draagt ook bij aan duurzaamheid door minder verspilling en lagere vervoerskosten. Kortom, 3D-printen heeft zojuist een grote stap voorwaarts gezet met de mogelijkheid om in 4D te printen met metaal.
Bronnen New Metallic Gel Adds a Fourth Dimension to 3D Printing | Technology Networks Revolutionaire uitvinding: met deze sterk geleidende gel is '4D-printen' met metalen mogelijk (scientias.nl) Metallic Gel: The Game-Changer in 3D Printing and Electronics (electropages.com)