Amerikaanse militair ontwikkelt methode voor 3D-printen van hittebestendige polymeren

Onlangs heeft het US Air Force Research Laboratory in samenwerking met het NASA Glenn Research Center en de University of Louisville een methode ontwikkeld voor het 3D printen van hittebestendige polymeren. De onderzoekers gebruikten hoge temperatuur thermohardende harsen geïmpregneerd met koolstofvezelfilamenten en selectieve laser sinterprocessen om met succes op hoge temperatuurbestendige polymeergebaseerde composietonderdelen te printen die bestand zijn tegen temperaturen hoger dan 300 ° C. Ze zullen naar verwachting in de toekomst worden gebruikt voor hoge temperaturen rond reserveonderdelen van turbinemotoren of motoruitlaat. Gebied.

De lichtgewicht eigenschappen van polymeergebaseerde composieten en hun vermogen om bestand te zijn tegen omgevingen met hoge temperaturen kunnen het bereik van vliegtuigen helpen vergroten terwijl het brandstofverbruik en de bedrijfskosten worden teruggedrongen, waardoor het aantrekkelijk wordt voor de volgende generatie apparatuurtoepassingen van de luchtmacht. Deze ontwrichtende ontdekking legde de basis voor het voldoen aan de kostenefficiënte productiebehoeften van de volgende generatie van de luchtmacht.

In het algemeen nemen op polymeer gebaseerde composieten vezels zoals glasvezels op in epoxy- of andere matrixmaterialen. Ingebedde vezels versterken de matrix en maken het materiaal robuuster.

Tijdens het proces van 3D-printen met behulp van een laser-sinterproces, wordt laserlicht van hoge temperatuur door het polymeerpoederbed geleid om een vooraf ontworpen computervorm te vormen. Het laserpoeder wordt vervolgens gebruikt om de nieuwe poederlaag te vormen en dit proces wordt verschillende keren herhaald totdat het 3D-gedeelte is voltooid.

Bij het testen van hogetemperatuurpolymeerharsen, vond het team dat additieve productietechnieken bedrukte polymeerpoeders goed bedekten, maar wanneer ze delen uit het poederbed verwijderden voor nabehandeling, smolten de materialen en konden ze niet worden gebruikt.

Om dit probleem op te lossen en de moleculen beter te kunnen laten wikkelen en vormen onder de hitte van de laser, voegden de onderzoekers koolstofvezelvullers toe aan het harsmateriaal om de laserenergie beter over te brengen op het substraat. Door de energie van de laser te absorberen en warmte te geleiden, zal koolstofvezel ervoor zorgen dat de laser het materiaal veel sneller verwarmt dan alleen het polymeer.

Onderzoekers zeggen dat de verwerking van materialen met hoge temperaturen erg moeilijk en duur is, en dit materiaal wordt meestal gebruikt voor militair-specifieke doeleinden, en zijn leveranciers hebben minder middelen. Deze doorbraak zal de Amerikaanse luchtmacht in staat stellen composietonderdelen met hoge temperatuur op een meer kosteneffectieve manier te vervaardigen. Bovendien worden polymeercomposietonderdelen met hoge temperatuur gekenmerkt door kleine afmetingen en meerdere functies. De nieuwste onderzoeksresultaten zullen niet alleen grote voordelen opleveren voor de luchtmacht, maar ook een storende invloed hebben op de hele sector.

Uit voorlopige testgegevens blijkt dat dit nieuwe materiaal bestand is tegen hoge temperaturen, maar verder testen en verifiëren van het materiaal is vereist voordat het daadwerkelijk wordt toegepast op het Air Force-platform.