پیوند صدا بین فلز و چوب در دستاورد چاپ سه‌بعدی
دانشمندان دانشگاه فناوری گراتس (TU Graz) در اتریش دو روش خلاقانه برای اتصال مواد توسعه داده‌اند. این تکنیک‌ها می‌تواند صنعت تولید را به طور قابل توجهی تغییر دهد.
با حذف نیاز به چسب‌های مضر برای محیط زیست، آنها پیوندهای بسیار قوی‌ای در سطح حفره‌های مواد ایجاد می‌کنند.
این پیشرفت امکانات جدیدی برای تولید پایدار ایجاد می‌کند.
مقابله با چالش‌های زیست محیطی با تکنیک‌های جدید اتصال
چسب‌های صنعتی سنتی، با وجود مؤثر بودن در اتصال مواد، چالش‌های زیست محیطی قابل توجهی ایجاد می‌کنند. بیشتر چسب‌ها بر پایه نفت هستند و برای تولید نیاز به انرژی و منابع قابل توجهی دارند.
علاوه بر این، فرآیندهای تولید آنها اغلب آلاینده‌های مضر منتشر می‌کنند و هنگامی که محصولات به پایان عمر خود می‌رسند، این چسب‌ها می‌توانند خاک و آب زیرزمینی را آلوده کنند. مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید چسب‌ها همچنین به کارگران ریسک‌های سلامتی می‌آفرینند.
در پاسخ به این مشکلات، محققان TU Graz دو تکنیک نوآورانه معرفی کرده‌اند که جایگزین‌های سازگار با محیط زیست برای چسب‌های مرسوم ارائه می‌دهند.
اولین روش، به نام “Addjoining”، از فناوری چاپ سه‌بعدی برای ایجاد پیوندهای مستقیم در حفره‌های چوب بدون درمان استفاده می‌کند. این روش نیاز به چسب‌های خارجی را رفع می‌کند و تأثیرات زیست محیطی و خطرات سلامتی را کاهش می‌دهد.
Addjoining: تغییردهنده بازی در اتصال مواد
فرآیند Addjoining شامل چاپ سه‌بعدی انواع مواد مانند چوب، پلاستیک‌ها، فولاد ضد زنگ و آلیاژ تیتانیوم به طور مستقیم بر روی چوب بدون درمان است. با نفوذ به حفره‌های چوب، مواد چاپی پیوندی مشابه با پیوندهای حاصل از چسب‌های سنتی ایجاد می‌کنند. این روش در انواع مختلف چوب و پلاستیک‌ها موثر بوده است.
ژان مارکاتو، پست‌داک در مؤسسه علوم مواد TU Graz، توضیح داد: پس از شکست پیوند، ما توانستیم پلیمر را در حفره‌های چوب و الیاف شکسته چوب در پلیمر پیدا کنیم که نشان می‌دهد شکست در چوب و پلیمر اتفاق افتاده است، نه در پیوند.
این مشاهده نشان می‌دهد که پیوند ایجاد شده توسط Addjoining بسیار قوی و در سطح حفره چوب یکپارچه است.
تیم پیش‌بینی می‌کند که قوت این پیوندهای چاپ سه‌بعدی با حکاکی چوب با لیزر برای ایجاد ساختارهای پیچیده‌تر یا حفره‌های بزرگتر که سطح اتصال را بهبود می‌بخشد، بیشتر تقویت شود.
سرجیو آمانسیو، که تحقیق را رهبری کرد، افزود: اما ما می‌خواستیم با کمترین مراحل ممکن و بالاتر از همه، بدون مواد شیمیایی کار کنیم. ما می‌توانیم این فناوری را به طور خاص برای هندسه‌های پیچیده سه‌بعدی به کار بریم زیرا قطعات به طور مستقیم روی سطح چاپ می‌شوند، به هر ژئومتری که نیاز است.
اتصال مافوق صوت: دقت همرا با بهره‌وری
دومین تکنیک اتصال نوآورانه به نام “اتصال مافوق صوت” شناخته می‌شود. این روش از یک سونوترد برای تولید امواج با فرکانس بالا و لرزش کم استفاده می‌کند که از طریق سطح تماس چوب و پلیمرهای فلزی انتقال می‌یابد. اصطکاک حاصل باعث ایجاد حرارتی می‌شود که پیوندی قوی بین مواد ایجاد می‌کند.
در بیانیه مطبوعاتی، اوایس آوان، نویسنده مشترک مطالعه، اشاره کرد: این تکنیک به ویژه برای قطعات بزرگ و ساختارهای ۲D مناسب است زیرا ما به یک نقطه اتصال دقیقاً محلی می‌رسیم. اتصال مافوق صوت یک راه‌حل اتصال دقیق و کارآمد ارائه می‌دهد، به ویژه برای کاربردهایی که شامل قطعات بزرگتر است که چسب‌های سنتی ممکن است کمتر مؤثر باشند.
محققان معتقدند که این تکنیک‌های جدید اتصال سازگار با محیط زیست پتانسیل بزرگی برای صنایع مختلف دارند، از جمله صنعت مبلمان، تولیدات خودرو و هوافضا. با حذف نیاز به چسب‌های سنتی و مضر، این روش‌ها نه تنها پایداری را بهبود می‌بخشند بلکه کیفیت و دوام مواد پیوندی را نیز افزایش می‌دهند.
تحقیقات پیشگامانه اخیراً در نشست سالانه و کنفرانس بین‌المللی جوشکاری و اتصال IIW، که در رودس، یونان برگزار شد، ارائه شد.
