ASV militārais izstrādā metode augstas izšķirtspējas polimēru 3D drukāšanai

Nesen ASV Gaisa spēku pētniecības laboratorija sadarbībā ar NASA Glennas izpētes centru un Louisville Universitāti ir izstrādājusi augstas temperatūras izturīgu polimēru 3D drukāšanas metodi. Pētnieki izmantoja augstas temperatūras termoreaktīvas sveķus, kas piesūcināti ar oglekļa šķiedru pavedieniem un selektīviem lāzera saķepināšanas procesiem, lai veiksmīgi drukātu augstas temperatūras izturīgas polimēru kompozītu daļas, kas spēj izturēt temperatūru, kas augstāka par 300 ° C. Sagaidāms, ka nākotnē tie tiks izmantoti augstām temperatūrām turbīnu dzinēju rezerves detaļās vai motora izplūdes gāzēs. platība.

Polimēru kompozītmateriālu vieglās īpašības un to spēja izturēt augstas temperatūras apstākļus var palīdzēt palielināt gaisa kuģu klāstu, vienlaikus samazinot degvielas patēriņu un ekspluatācijas izmaksas, padarot to pievilcīgu gaisa spēku nākamās paaudzes iekārtu lietojumam. Šis satraucošais atklājums nodibināja pamatu gaisa spēku nākamās paaudzes, rentablas ražošanas vajadzību apmierināšanai.

Kopumā uz polimēru saturošiem kompozītiem ir tādas šķiedras kā stikla šķiedras epoksīds vai citi matrices materiāli. Iegultās šķiedras pastiprina matricu un padara materiālu izturīgāku.

Polimēra 3D drukāšanas procesā, izmantojot lāzera saķepināšanas procesu, augstas temperatūras lāzera gaisma tiek nodota caur polimēru pulvera slāni, lai izveidotu datoru iepriekš izveidotu formu. Pēc tam lāzera pulveri izmanto, lai izveidotu jauno pulvera slāni, un šo procesu vairākas reizes atkārto, līdz 3D daļa ir pabeigta.

Pārbaudot augstas temperatūras polimēru sveķus, komanda atrada, ka piedevu ražošanas paņēmieni labi izdrukā polimēru pulverus, bet, kad pēc attīrīšanas noņemtas detaļas no pulvera gumijas, materiāli izkusuši un neizmantoja.

Lai atrisinātu šo problēmu un labāk nodrošinātu, ka molekulas tiek uzkārtas un veidotas lāzera siltumā, pētnieki pievienoja oglekļa šķiedras pildvielas sveķu materiālam, lai labāk pārnes lāzera enerģiju uz substrātu. Absorbējot lāzera enerģiju un veicot siltumu, oglekļa šķiedra lāzeru izraisīs materiāla siltumu daudz ātrāk nekā tikai polimērs.

Pētnieki apgalvo, ka augstas temperatūras materiālu apstrāde ir ļoti sarežģīta un dārga, un šo materiālu parasti izmanto militārajiem mērķiem, un tā piegādātājiem ir mazāk līdzekļu. Šis sasniegums ļaus ASV gaisa spēkiem ražot augstas temperatūras saliktas detaļas rentablākā veidā. Turklāt augstas temperatūras polimēru kompozītu detaļas raksturo nelielas izmēra un vairākas funkcijas. Jaunākie pētījumu rezultāti ne tikai sniegs lielu labumu Air Force, bet arī var radīt graujošu ietekmi uz visu nozari.

Sākotnējie testēšanas dati liecina, ka šis jaunais materiāls var izturēt augstu temperatūru, bet materiāla turpmāka pārbaude un verifikācija ir nepieciešama, pirms to faktiski izmanto gaisa spēku platformai.