3D Strong Advances Composite Processing and Specimen Preparation for Further Testing

As part of the development work within the EnergySkin project, partner 3D Strong Ltd continues experimental processing of functional polymer composite materials and preparation of test specimens for further characterization.

The new set of laboratory photos documents several key stages of the material-development workflow — from raw polymer feedstock and weighing to melt processing, granule preparation and specimen formation.

The work supports the development of polymer-based materials intended for future structural and electrically functional components of the EnergySkin system.

From raw material to test samples

The experimental process begins with preparation and dosing of the selected polymer feedstock. In the current testing stage, polymer pellets are weighed and introduced into laboratory processing equipment for controlled melt compounding.

After formulation and mixing, the materials are processed into composite granules suitable for further manufacturing steps and evaluation. The resulting material is then used to prepare elongated bar-shaped specimens, which are suitable for further laboratory testing and comparison.

These specimens make it possible to evaluate how material composition and processing conditions affect the final quality and performance of the developed composites.

Supporting further characterization

The prepared samples will be used in the next stages of laboratory work, including evaluation of:

• material processability
• specimen quality and uniformity
• mechanical behaviour
• thermal performance
• electrical functionality, where relevant

This step is important because the EnergySkin concept requires materials that are not only functional, but also sufficiently stable and manufacturable for integration into future prototype components.

Why this work matters

Within the project, 3D Strong contributes to the development of advanced polymer composite materials for additive manufacturing and functional system integration.

The preparation of reproducible laboratory specimens is a necessary step toward identifying the most promising material formulations for future EnergySkin prototype development.

This work helps bridge the gap between material formulation and practical component manufacturing, supporting the long-term goal of creating multifunctional building-envelope systems that combine insulation, energy generation and energy storage.

Projekta nosaukums: Inovatīvas daudzfunkcionālas nanomateriālu sistēmas ēku norobežojošo konstrukciju energoefektivitātes uzlabošanai. Periods:01.05.2026. – 31.07.2026.

LU:  Uzsākti elektroķīmiskie un termoelektriskie mērījumi, izmantojot iepriekš noteiktus optimālus polimēru elektrolītu un polimēru elektrolītu – oglekļa dioksīda kompozītus un nedopētus oglekļa aerogēlus kā elektrodus. Tiek izstrādāta metode nātrija saturošo aerogēlu sintēzei.

SIA 3D Strong: Turpinās SIA VVRI izgatavoto paraugu mehānisko, elektrisko un termisko īpašību testēšana, kā arī tiek optimizēta materiālu kompozīcijas izstrāde, analizējot iegūtos eksperimentālos datus.

SIA VVRI: Turpinās 3D printeru konstrukcijas elementu optimizācija drukas precizitātes un kvalitātes palielināšanai.

Projekta aktuālie rezultāti prezentēti Starptautiskā zinātniskā konferencē Functional Materials & Nanotechnologies 2026 (FMNT-2026) Rīgā, 15.06.2026:

Rouz Barjoud, Yelyzaveta Rublova, Anete Anmane, Armanda Evija Kairisa, Donats Erts, Jana Andzane “Functional Carbon Aerogels as Electrode Materials for Sodium-Ion Energy Harvesting and Storage Devices” – stenda referāts.  Par šo referātu R. Barjoud ir saņēmusi balvu “Best poster award”.

Projekta nosaukums: Inovatīvas daudzfunkcionālas nanomateriālu sistēmas ēku norobežojošo konstrukciju energoefektivitātes uzlabošanai. Periods:01.02.2026. – 30.04.2026.

LU:  Veikta dažādu polimēru elektrolītu un kompozītu (nātrija algināta-silīcija oksīda kompozīta, nanoierobežoto poli (nātrija 4-stirēnsulfonāta) un polietilēna oksīda bāzes polimēru elektrolīta) termoelektrisko īpašību noteikšana atkarībā no elektrolīta jonu koncentrācijas. Tiek noteiktas optimālās jonu koncentrācijas, kuras nodrošina visaugstāko termiski ģenerēto spriegumu pie dažu celsija grādu temperatūru starpības. 

SIA 3D Strong: Uzsākta paraugu, kurus izgatavoja SIA VVRI, mehānisko, elektrisko un termisko īpašību testēšana un optimizēto materiālu kompozīcijas izstrāde.  

SIA VVRI: Veikti pirmie drukas testi uz materiāliem, kurus izstrādāja SIA 3D Strong. Izdrukātie paraugi no dažādu tipu materiāliem nodoti projekta partneriem mehāniskai, elektriskai, un thermiskai testēšanai. Notiek 3D printeru konstrukcijas elementu optimizācija drukas precizitātes un kvalitātes palielināšanai.

Projekta aktuālie rezultāti prezentēti LU 84. Starptautiskā zinātniskā konferencē 15.04.2026:

N.A. Ali, D. Erts, I. Oliseveca “Conversion of low-grade heat into electricity using nano-confined polyethylene oxide-based polymer electrolyte” – mutiskais referāts

A.Anmane, R. Barjoud, I. Oliseveca, J. Andzane “Ionic thermoelectric properties of sodium alginate-silica aerogel composites” – stenda referāts

A.E. Kairisa, R. Barjoud, I. L. Leimane, I. Oliseveca, D. Erts, J. Andzane “Concentration-dependent thermoelectric performance of nanoconfined poly(sodium 4-styrenesulfonate) electrolyte” – stenda referāts

Projekta nosaukums: Inovatīvas daudzfunkcionālas nanomateriālu sistēmas ēku norobežojošo konstrukciju energoefektivitātes uzlabošanai. Periods: 01.11.2025. – 31.01.2026.

LU:  Turpinās oglekļa un silīcija dioksīda aerogēlu sintēze un nātriju jonu polimēru elektrolītu (uz algināta un NaCl ūdens šķīduma bāzes) sagatavošana, variējot sintēzes parametrus un ķīmisko sastāvdaļu attiecības un koncentrācijas. Notiek šo materiālu raksturošana, lai maksimāli palielinātu termiski ģenerēto spriegumu, saglabājot temperatūras starpību starp parauga malām.

SIA 3D Strong: Sagatavoti pirmie elektriski vadošie un elektriski nevadošie materiāli granulu veidā 3D drukai. Pēc pirmreizējās raksturošanas (termiskās un elektriskās vadāmības noteikšanas) paraugi nodoti SIA VVRI drukāšanas testu veikšanai. Turpinās 3D drukas materiālu izstrāde, optimizējot sagatavošanas parametrus un komponenšu attiecības.

SIA VVRI: Turpinās 3D modeļu (rasējumu) izstrāde elektrodu ierīces elektrodu sistēmai un korpusam. Uzsākti drukas testi materiāliem, kurus izstrādāja SIA 3D Strong.

Publicēts 30.01.2026.

Projekta nosaukums: Inovatīvas daudzfunkcionālas nanomateriālu sistēmas ēku norobežojošo konstrukciju energoefektivitātes uzlabošanai. Periods:01.08.2025. – 31.10.2025.

Veiksmīgi uzsākta projekta īstenošana.

LU: sintezēti pirmie nanoporainie materiāli (oglekļa un silīcija aerogēli, nanoporainās anodēta alumīnija oksīda membrānas) un  nātrija jonu elektrolīti uz ūdens bāzes (hidrogēli). Noteikts, ka termiski ģenerēts spriegums nātrija jonu hidrogēlos ir atkarīgs no nātrija jonu koncentrācijas un var sasniegt 7 mV uz grādu, kas par kārtu pārsniedz termiski ģenerēto uz grādu spriegumu, kuru ir iespējams sasniegt, izmantojot cietus neorganiskus termoelektriskus materiālus.

SIA 3D Strong: Veikta zinātniskās literatūras un materiālu analīze. Izvēlēti sākotnējie 3D-drukas materiālu pamatparametri (elektriskā vadāmība, termiskā vadāmība, mehāniskā izturība), kurus ir nepieciešams sasniegt. Izvēlētas pildvielas, matricas polimēri un to koncentrācijas. Sagatavoti pirmie paraugi.

SIA VVRI: Uzsākta 3D modeļu (rasējumu) izstrāde elektrodu ierīces elektrodu sistēmai un korpusam. Veikta aparatūras (3D printeru) pielāgošana un kalibrēšana projektā plānotiem drukas darbiem.

Publicitāte:

Ø  Rezultāti prezentēti starptautiskā zinātniskā konferencē-skolā “Advanced Materials and Technologies 2025” Palangā, Lietuvā, 25-29. augustā 2025 stenda referātos:

Armanda E. Kairisa, Ilga L. Leimane, Irina Oliseveca, Jana Andzane, Raimonds Poplausks, Donats Erts “Design and synthesis of nanoporous anodic aluminium oxide membranes for energy harvesting applications”

Anete Anmane, Ilga L. Leimane, Raimonds Poplausks, Donats Erts, Jana Andzane, Irina Oliseveca “Temperature-driven sodium ion transport within aerogels for low-grade heat conversion to electricity”

Ø  Projekta ideja prezentēta 26. septembrī interaktīvos pasākumos Eiropas Zinātnieku nakts 2025 ietvaros.