Οι επιστημονικοί και τεχνολογικοί στόχοι του ερευνητικού έργου 3DPlate εστιάζουν στην σχεδίαση, εκτύπωση και τελικά στην επιμετάλλωση 3D εκτυπωμένων αντικειμένων με πολύπλοκη γεωμετρία και σχεδίαση, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του τελικού πελάτη (προσωποποιημένα αντικείμενα). Επιπλέον στόχος είναι να δημιουργηθεί και να τεθεί σε λειτουργία μια καθετοποιημένη γραμμή παραγωγής για την παραγωγή τρισδιάστατα εκτυπωμένων, μεταλλικά επικαλυμμένων, αντικειμένων. Η εταιρία με αυτό το έργο θα αναπτύξει γνώση και εμπειρία σχετική με την χρήση εξειδικευμένων λογισμικών σχεδίασης, τρισδιάστατων εκτυπωτών ρητίνης (φωτοπολυμερισμού) και νήματος (θερμοελαστικά πολυμερή), καθώς και στην επακόλουθη επιμετάλλωση των πολυμερών.
- Τρισδιάστατη σχεδίαση
Η εταιρία θα κάνει χρήση του λογισμικού Rhinoceros 3D (Rhino 6) καθώς και άλλων λογισμικών ανοικτού τύπου (π.χ. Blender, OpenSCAD) προκειμένου να μοντελοποιήσει τρισδιάστατα σχέδια και δομές. Το Rhino 6 είναι ένα λογισμικό τύπου CAD με πολλαπλά εργαλεία για τρισδιάστατη μοντελοποίηση, τα οποία επιτρέπουν την δημιουργία πολύπλοκων σχημάτων με μεγάλη ακρίβεια και λεπτομέρεια. Έτσι διευκολύνεται η προσωποποίηση και η προσαρμογή των αντικειμένων στις απαιτήσεις του πελάτη.
- Τρισδιάστατη εκτύπωση
Ανάμεσα σε διάφορες τεχνολογίας τρισδιάστατης εκτύπωσης, στο έργο θα χρησιμοποιηθούν οι τεχνολογίες της στερεολιθογραφίας (sterolithography, SLA), ως η κύρια τεχνική, καθώς και η τεχνολογία συντηγμένων νημάτων (Fused Filament Fabrication, FFF) ως συμπληρωματική μέθοδος.
Στην τεχνική της στερεολιθογραφίας χρησιμοποιείται υγρή ρητίνη ως πρώτη ύλη η οποία τοποθετείται σε δοχείο με διαφανή βάση. Ένα λέιζερ υπεριώδους ή μια προβολή τομής του σχεδίου σχηματίζει το μοτίβο στην υγρή ρητίνη από τον πυθμένα του δοχείου για να σκληρύνει και να στερεοποιήσει ένα στρώμα της ρητίνης. Η στερεοποιημένη δομή μεταφέρεται σταδιακά από μια πλατφόρμα ανύψωσης, ενώ σχηματίζεται από το λέιζερ ή την προβολή το επόμενο στρώμα για να δημιουργήσει το επιθυμητό σχήμα του αντικειμένου. Η Cnano θα χρησιμοποιήσει τον εκτυπωτή PartPro 150xP της ΧΥΖprinting με ενεργό όγκο εκτύπωσης 150x150x200mm.
Στην περίπτωση της FFF τεχνικής τα αντικείμενα σχηματίζονται με την θέρμανση ενός θερμοπλαστικού νήματος στο σημείο τήξης του και την εξώθηση του θερμοπλαστικού τήγματος κατά στρώμα με την χρήση ενός ειδικού ακροφυσίου. Η εταιρία θα χρησιμοποιήσει στο έργο τον εκτυπωτή Creator 3 της Flashforge με ενεργό όγκο 300x250x200 mm. Ο εκτυπωτής παρέχει την δυνατότητα δύο ανεξάρτητων εξωθητών που λειτουργούν σε υψηλές ταχύτητες με χρήση μιας εκτεταμένης γκάμας συμβατών υλικών.
- Επιφανειακή κατεργασία και ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση
Η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση ή ηλεκτροαπόθεση είναι μια διαδικασία εφαρμογής ενός μεταλλικού στρώματος (επικάλυψης) σε ένα αντικείμενο μετάλλου ή άλλης αγώγιμης επιφάνειας, με την χρήση ηλεκτρικού ρεύματος από ένα υδατικό διάλυμα το οποίο περιέχει τα αντίστοιχα ιόντα μετάλλου. Στην ηλεκτροαπόθεση ή άνοδος και η κάθοδος εμβαπτίζονται στο διάλυμα το οποίο περιέχει τα κατάλληλα χημικά. Όταν εφαρμόζεται τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου τα μεταλλικά ιόντα οδεύουν προς την κάθοδο όπου γίνεται η αναγωγή τους στην μεταλλική μορφή, σχηματίζοντας την επικάλυψη. Παρόλο που η εφαρμογή τέτοιων επικαλύψεων είναι μια εδραιωμένη τεχνική για μεταλλικά υποστρώματα, στην περίπτωση των μη αγώγιμων επιφανειών (π.χ. πολυμερή) η διαδικασία καθίσταται δύσκολη λόγω την απουσίας αγωγιμότητας. Έτσι απαιτείται κατάλληλη επεξεργασία της επιφάνειας του πολυμερούς πριν το στάδιο της τελικής επιμετάλλωσης.
Αρχικά, το αντικείμενο πρέπει να καθαριστεί από γράσα ή άλλα υπολείμματα που είναι χαλαρά προσροφημένα στην επιφάνεια του μέσω υπερήχων σε αλκαλικά διαλύματα. Ακολούθως, η επιφάνεια του αντικειμένου πρέπει να γίνει αγώγιμη. Γι’ αυτό απαιτείται αρχικά χημική επεξεργασία (εγχάραξη) με ισχυρό οξύ (χρωμικό οξύ) για την προετοιμασία της μορφολογίας της επιφάνειας. Στο επόμενο βήμα το αντικείμενο εμβαπτίζεται σε διάλυμα πολύτιμων μετάλλων (π.χ. Παλλαδίου, Pd) και έτσι δημιουργούνται στην επιφάνεια του κέντρα ενεργοποίησης που θα λειτουργήσουν ως καταλύτες κατά το επόμενο βήμα στο οποίο το αντικείμενο καλύπτεται με μια λεπτή επικάλυψη (~2μm) με χρήση ηλεκτρολυτικής μεθόδου. Μέσω αυτής της διαδικασίας επιτυγχάνεται αφενός η επιθυμητή αγωγιμότητα για την εφαρμογή της τελικής επίστρωσης όσο και η απαραίτητη πρόσφυση αυτής της επικάλυψης. Η εταιρία σκοπεύει να αντικαταστήσει αυτή την διεργασία, η οποία χρησιμοποιεί ιδιαίτερα τοξικές ουσίες όπως εξασθενές χρώμιο Cr+6 και τα ιόντα παλλαδίου, με φιλικές προς το περιβάλλον ουσίες.
