Američka vojska razvija metodu za 3D ispisivanje polimera otpornih na visoke temperature

Nedavno je Američki zrakoplovni istraživački laboratorij, u suradnji sa NASA Glenn Research Centerom i Sveučilištem u Louisvilleu, razvio metodu za 3D tiskanje polimera visoke otpornosti na temperaturu. Istraživači su upotrebljavali visokotemperaturne termoizolacijske smole impregnirane vlaknima od ugljičnih vlakana i selektivnim procesima sinteriranja laserom da bi se uspješno ispisali kompozitni dijelovi na bazi polimera koji su otporni na visoke temperature i koji mogu izdržati temperature veće od 300 ° C. Očekuje se da će se u budućnosti koristiti za visoke temperature oko rezervnih dijelova turbinskog motora ili ispušnih plinova motora. područje.

Lagana svojstva polimernih kompozita i njihova sposobnost izdržavanja okruženja s visokim temperaturama mogu povećati raspon zrakoplova istodobno smanjujući potrošnju goriva i troškove poslovanja, čineći ga atraktivnim za sljedeću generaciju aplikacija u zrakoplovstvu. Ovo ometalo otkriće postavilo je temelje za ispunjavanje sljedećih generacija, troškovno učinkovite proizvodne potrebe Air Force-a.

Općenito, polimerni kompoziti uključuju vlakna kao što su staklena vlakna u epoksi ili druge matrične materijale. Ugrađena vlakna pojačavaju matricu i čine materijal robusnijom.

U procesu polimernog 3D tiska pomoću laserskog procesa sinteriranja, lasersko svjetlo visoke temperature propušteno je kroz polimerni praškasti sloj kako bi se oblikovalo računalno unaprijed oblikovan oblik. Laserski prašak se zatim koristi za oblikovanje novog praškastog sloja i taj postupak se ponavlja nekoliko puta dok se 3D dio ne završi.

Prilikom ispitivanja visokotemperaturnih polimernih smola, tim je utvrdio da tehnike proizvodnje aditiva dobro ispisuju polimerne praške, ali kad su uklonjene dijelove iz praškastog posteljice za naknadnu obradu, materijali su se rastopili i nisu se mogli koristiti.

Da bi se riješio ovaj problem i bolje omogućio da se molekule ranu i oblikuju pod vrućinom lasera, istraživači su dodali punila za ugljični vlakno u materijal smole kako bi bolje prenijeli lasersku energiju na podlogu. Apsorbirajući energiju lasera i provodeći toplinu, ugljični vlakni će uzrokovati da se laser zagrije materijal puno brže od korištenja samog polimera.

Istraživači kažu da je prerada visokotemperaturnih materijala vrlo teška i skupo, a ovaj se materijal obično koristi u vojne svrhe, a dobavljači imaju manje resursa. Ovaj proboj omogućit će američkom ratnom zrakoplovstvu proizvodnju kompozitnih dijelova visoke temperaturu na ekonomičniji način. Štoviše, visokotemperaturni polimerni kompozitni dijelovi karakteriziraju male veličine i višestruke funkcije. Najnoviji rezultati istraživanja ne samo da donose velike prednosti zračnim snagama, već također mogu donijeti ometajući utjecaj na cijelu industriju.

Preliminarni podaci o ispitivanju pokazuju da taj novi materijal može izdržati visoke temperature, ali je potrebno dodatno ispitati i provjeriti materijal prije nego što se stvarno primjeni na platformu zrakoplovstva.