Armata americană dezvoltă o metodă de imprimare 3D a polimerilor rezistenți la temperaturi ridicate

Recent, laboratorul american de cercetare aeriană, în colaborare cu Centrul de Cercetare Glenn al NASA și Universitatea din Louisville, a elaborat o metodă de imprimare 3D a polimerilor rezistenți la temperaturi înalte. Cercetătorii au folosit rășini termorezistente la temperaturi ridicate impregnate cu filamente din fibră de carbon și procese selective de sinterizare cu laser pentru a imprima cu succes componente compozite rezistente la temperaturi ridicate care pot rezista la temperaturi mai mari de 300 ° C. Se așteaptă ca acestea să fie utilizate în viitor pentru temperaturi ridicate în jurul pieselor de schimb ale motorului cu turbină sau evacuării motorului. zonă.

Proprietățile ușoare ale compozitelor pe bază de polimeri și capacitatea lor de a rezista mediilor cu temperaturi ridicate pot contribui la creșterea gama de aeronave, reducând în același timp consumul de combustibil și costurile de operare, făcându-l atractivă pentru aplicațiile de echipament următoare ale Forței Aeriene. Această descoperire perturbatoare a pus bazele pentru satisfacerea nevoilor de fabricație de ultimă generație ale Armatei Aeriene.

În general, compozitele pe bază de polimeri încorporează fibre, cum ar fi fibrele de sticlă, în materiale epoxidice sau în alte materiale matriceale. Fibrele încorporate întăresc matricea și fac materialul mai robust.

În procesul de imprimare a polimerilor 3D utilizând un procedeu de sinterizare cu laser, lumina laser cu temperatură ridicată este trecută prin patul de pulberi polimeric pentru a forma o formă predefinită a calculatorului. Pulberea cu laser este apoi utilizată pentru a forma noul strat de pulbere și acest proces se repetă de mai multe ori până la finalizarea părții 3D.

Atunci când se testează rășinile polimerice la temperaturi ridicate, echipa a constatat că tehnicile de fabricare a aditivului au imprimat bine pulberile de polimer, dar când au îndepărtat părțile din patul de pulberi pentru post-tratament, materialele s-au topit și nu au putut fi utilizate.

Pentru a rezolva această problemă și pentru a permite mai bine moleculelor să fie înfășurate și modelate sub căldura laserului, cercetătorii au adăugat umpluturi de fibră de carbon la materialul rășină pentru a transfera mai bine energia laserului pe substrat. Prin absorbția energiei laserului și conducerea căldurii, fibra de carbon va determina laserul să încălzească materialul mult mai repede decât folosind numai polimerul.

Cercetătorii spun că prelucrarea materialelor la temperaturi înalte este foarte dificilă și costisitoare, iar acest material este de obicei utilizat în scopuri militare specifice, iar furnizorii săi au mai puține resurse. Acest progres va permite Forței Aeriene din SUA să producă componente compozite la temperaturi ridicate într-un mod mai rentabil. Mai mult, piesele compozite din polimeri de înaltă temperatură se caracterizează prin dimensiuni mici și funcții multiple. Cele mai recente rezultate ale cercetării vor aduce nu numai avantaje pentru Forțele Aeriene, ci și un impact disruptiv asupra întregii industrii.

Datele preliminare de testare arată că acest nou material poate rezista temperaturilor ridicate, dar este necesară o testare suplimentară și verificarea materialului înainte de a fi aplicat efectiv platformei Forței Aeriene.