Američka vojska razvija metod za 3D štampanje polimera otpornih na visoke temperature

Nedavno je američka istraživačka laboratorija za vazduhoplovstvo u saradnji sa istraživačkim centrom NASA Glen i Univerzitetom u Louisvilu razvila metod za 3D štampanje polimernih otpornih na visoke temperature. Istraživači su koristili visokotemperaturne termoreaktivne smole impregnirane filamentima ugljeničnih vlakana i selektivnim procesima laserskog sinterovanja kako bi uspešno štampali kompozitne dijelove na bazi polimera otporni na visoke temperature koji mogu izdržati temperature veće od 300 ° C. Očekuje se da će ih u budućnosti koristiti za visoke temperature oko rezervnih dijelova turbine motora ili izduvnih gasova motora. područje.

Laka svojstva kompozita na bazi polimera i njihova sposobnost da izdrže atmosferu visoke temperature mogu pomoći u povećanju opsega vazduhoplova dok smanjuju potrošnju goriva i operativne troškove, što ga čini atraktivnim za sljedeće generacije primjene opreme Air Force-a. Ovo neugodno otkriće postavilo je osnovu za ispunjavanje proizvodnih potreba Air Force-a sledeće generacije.

Generalno, kompoziti na bazi polimera sadrže vlakna kao što su staklena vlakna u epoksidne ili druge matrične materijale. Ugrađena vlakna pojačavaju matricu i učvršćuju materijal.

U procesu polimernog 3D štampanja koristeći postupak laserskog sinterovanja, visoko-temperaturno lasersko svetlo prolazi kroz sloj praha polimera da bi se formirao računarski unapred dizajniran oblik. Laserski prah se zatim koristi za oblikovanje novog sloja praha i ovaj proces se ponavlja nekoliko puta dok se 3D deo ne završi.

Prilikom testiranja polimernih smola visoke temperature, tim je utvrdio da aditivne tehnike proizvodnje štampane polimerne prašine dobro, ali kada su uklonili dijelove iz postolja za post-tretman, materijali se rastopili i nisu mogli koristiti.

Da bi se ovaj problem rešio i bolje omogućio da se molekuli okreću i oblikuju pod toplotom lasera, istraživači su dodali filer ugljeničnih vlakana do materijala smole kako bi bolje preneli energiju lasera na podlogu. Apsorbujući energiju lasera i provođenje toplote, ugljenična vlakna će uzrokovati lasersko grijanje materijala mnogo brže nego samo s polimerom.

Istraživači kažu da je obrada materijala visoke temperature veoma teška i skupa, a ovaj materijal se obično koristi u vojno specifične svrhe, a njegovi dobavljači imaju manje resursa. Ovaj proboj omogućit će Vazdušnim snagama SAD proizvodnju visokotemperaturnih kompozitnih dijelova na efikasniji način. Štaviše, kompozitni delovi polimera visoke temperature karakterišu male veličine i višestruke funkcije. Najnoviji rezultati istraživanja ne samo da će donijeti velike koristi Vazduhoplovnim snagama, već također mogu dovesti do mržnih utjecaja na čitavu industriju.

Preliminarni podaci o testiranju pokazuju da ovaj novi materijal može izdržati visoke temperature, ali je potrebno dodatno ispitivanje i verifikacija materijala pre nego što se primjenjuje na platformu Air Force.