JAV kariuomenė kuria metodą 3D spausdinti aukštos temperatūros atsparių polimerų

Neseniai JAV oro pajėgų tyrimų laboratorija, bendradarbiaudama su NASA Glenn tyrimų centru ir Luisvilio universitetu, sukūrė aukštoje temperatūroje atsparių polimerų 3D spausdinimo metodą. Tyrėjai naudojo aukštos temperatūros termoreaktyvias dervas, impregnuotas anglies pluošto gijomis ir selektyvius lazerio sukibimo procesus, kad sėkmingai spausdintų aukštos temperatūros atsparias polimerines kompozitines dalis, kurios gali atlaikyti aukštesnę nei 300 ° C temperatūrą. Tikimasi, kad ateityje jie bus naudojami aukštai temperatūrai, susijusiam su turbininių variklių atsarginėmis dalimis arba variklio išmetamomis dujomis. plotas.

Lengvosios polimerinių kompozitų savybės ir jų gebėjimas atlaikyti aukštos temperatūros aplinką gali padėti didinti orlaivių asortimentą, tuo pačiu sumažinant degalų sąnaudas ir eksploatacines išlaidas, todėl tai patraukli oro pajėgų naujos kartos įrangos programoms. Šis žlugdantis atradimas padėjo pamatyti naujos kartos oro pajėgų, ekonomiškai efektyvių gamybos poreikių tenkinimą.

Paprastai polimeriniai kompozitai apima pluoštus, tokius kaip stiklo pluoštai, į epoksidines arba kitas matricines medžiagas. Įterptosios skaidulos sustiprina matricą ir suteikia medžiagai tvirtesnį.

Polimero 3D spausdinimo procese naudojant lazerio sukepinimo procesą aukštatemperatūrinė lazerio spinduliuotė praeina per polimerinių miltelių sluoksnį, kad sudarytų iš anksto suplanuotą kompiuterio formą. Lazeriniai milteliai yra naudojami naujo miltelinio sluoksnio formavimui, o šis procesas kartojamas kelis kartus, kol 3D dalis baigta.

Bandydami aukštos temperatūros polimerinių dervų komanda nustatė, kad priedų gamybos būdai gerai parašė polimerinius miltelius, tačiau kai jie pašalino dalis iš miltelių dugno po apdorojimo, medžiagos ištirpo ir negalėjo būti naudojamos.

Norėdami išspręsti šią problemą ir geriau įgalinti molekules, kad jie būtų suvynioti ir formuojami lazerio šilumos, mokslininkai pridūrė anglies pluošto užpildas į dervos medžiagą, kad geriau perkeltų lazerio energiją į substratą. Sugeriant lazerio energiją ir vykdant šilumą, anglies pluoštas leis lazerį šildyti medžiagą daug greičiau nei vien tik naudojant polimerą.

Tyrėjai sako, kad aukštos temperatūros medžiagų apdirbimas yra labai sudėtingas ir brangus, ir ši medžiaga paprastai naudojama kariniams tikslams, o jos tiekėjai turi mažiau išteklių. Šis proveržis leis JAV oro pajėgoms gaminti aukštos temperatūros sudėtines dalis ekonomiškiau. Be to, aukštos temperatūros polimero kompozicinės dalys pasižymi mažais dydžiais ir daugybe funkcijų. Naujausi tyrimo rezultatai ne tik duos didelę naudą oro pajėgoms, bet ir gali sukelti neigiamą poveikį visai pramonei.

Preliminarūs bandymų duomenys rodo, kad ši nauja medžiaga gali atlaikyti aukštą temperatūrą, tačiau prieš tai, kai ji iš tikrųjų taikoma karinių oro pajėgų platformai, būtina toliau tirti ir patikrinti medžiagą.