Americká armáda vyvíjí metodu pro 3D tisk polymerů odolných vůči vysokým teplotám

Nedávno výzkumné laboratoře leteckých sil USA ve spolupráci s Výzkumným centrem NASA Glenn a univerzitou v Louisville vyvinuly metodu pro 3D tisk polymerů odolných vysokým teplotám. Výzkumníci použili vysokoteplotní termosetové pryskyřice impregnované vlákny z uhlíkových vláken a selektivní laserové slinovací procesy, aby úspěšně vytiskli kompozitní součásti odolné proti vysokým teplotám, které odolávají teplotám vyšším než 300 ° C. Předpokládá se, že budou v budoucnu využívány při vysokých teplotách kolem náhradních dílů turbínových motorů nebo výfukových plynů motoru. plocha.

Lehké vlastnosti kompozitních materiálů na bázi polymerů a jejich schopnost odolávat vysokoteplotnímu prostředí mohou přispět ke zvýšení rozsahu letadel při současném snížení spotřeby paliva a provozních nákladů, což je atraktivní pro příští generaci přístrojových aplikací Air Force. Tento rušivý objev položil základy pro uspokojení výrobních potřeb nové generace leteckých sil.

Obecně platí, že kompozity na bázi polymerů obsahují vlákna, jako jsou skleněná vlákna, do epoxidových nebo jiných matricových materiálů. Vložené vlákna posilují matici a robustní materiál.

Při procesu polymerem 3D tiskem s použitím laserového slinovacího procesu prochází vysoko teplotní laserové světlo přes polymerové práškové lůžko pro vytvoření předem navrženého počítače. Laserový prášek se pak používá k tvarování nové vrstvy prášku a tento proces se opakuje několikrát, dokud není dokončena 3D část.

Při zkoušení vysokoteplotních polymerních pryskyřic tým shledal, že aditivní výrobní techniky dobře tiskly polymerní prášky, ale když odstranily části z práškového lože pro následnou úpravu, materiály se roztavily a nemohly být použity.

Aby tento problém vyřešili a lépe umožnili, aby byly molekuly navinuty a vytvarovány pod teplo laseru, vědci přidali plnidla uhlíkových vláken k materiálu pryskyřice, aby lépe přenesli energii laseru na substrát. Tím, že absorbují energii laseru a vedou teplo, uhlíkové vlákno způsobí, že laser zahřeje materiál mnohem rychleji než samotný polymer.

Výzkumníci tvrdí, že zpracování vysokoteplotních materiálů je velmi obtížné a drahé a tento materiál se obvykle používá pro vojenské účely a jeho dodavatelé mají méně zdrojů. Tento průlom umožní americkým leteckým silám vyrábět kompozitní díly s vysokou teplotou nákladově efektivnějším způsobem. Navíc vysokoteplotní polymerní kompozitní součásti se vyznačují malou velikostí a několika funkcemi. Nejnovější výsledky výzkumu přinesou nejen velkému přínosu letectvu, ale také mohou mít rušivý dopad na celé odvětví.

Údaje předběžných zkoušek ukazují, že tento nový materiál může odolat vysokým teplotám, ale před tím, než je skutečně aplikováno na platformu Air Force, je nutné další zkoušení a ověření materiálu.