Az amerikai hadsereg kidolgozza a magas hőmérsékleten ellenálló polimerek 3D nyomtatását

A közelmúltban az Amerikai Légierő Kutatólaboratórium a NASA Glenn Kutatóközponttal és a Louisville Egyetemmel együttműködve kidolgozott egy módszert a magas hőmérsékleten ellenálló polimerek 3D nyomtatására. A kutatók magas hőmérsékletű, hőre keményedő gyantákat alkalmaztak szénszálas filamentumokkal és szelektív lézeres szinterezéssel impregnálva, hogy sikeresen nyomtathassák a magas hőmérsékleten ellenálló, polimer alapú kompozit alkatrészeket, amelyek 300 ° C-nál magasabb hőmérsékletnek ellenállnak. Ezek várhatóan a jövőben a turbina motor alkatrészei vagy a motor kipufogása körül magas hőmérsékleten használhatók fel. terület.

A polimer alapú kompozitok könnyű tulajdonságai és a magas hőmérsékletű környezetek ellenálló képességének köszönhetően növelhető a repülőgép-választék, miközben csökkenti az üzemanyag-fogyasztást és a működési költségeket, ami vonzóvá teszi a légierő következő generációs alkalmazását. Ez a megzavaró felfedezés megalapozta a légierő következő generációs, költséghatékony gyártási igényeinek kielégítését.

Általában a polimeralapú kompozitok rostokat, például üvegszálakat tartalmaznak epoxi vagy más mátrixanyagként. A beágyazott rostok erősítik a mátrixot, és erősebbé teszik az anyagot.

A polimer 3D nyomtatás során lézeres szinterezéssel magas hőmérsékletű lézersugarat vezetünk át a polimer porágyon, hogy számítógépes előre kialakított alakot hozzunk létre. A lézerport azután az új porréteg alakítására használják, és ez a folyamat többször megismétlődik, amíg a 3D rész befejeződik.

A magas hőmérsékletű polimer gyanták vizsgálata során a csapat megállapította, hogy az adalékanyag gyártási technikája jól nyomtatta a polimer porokat, de amikor eltávolították a részeket a porágyból az utókezeléshez, az anyagok megolvadtak és nem használhatók.

A probléma megoldásához és a molekulák jobb lerakódásához és alakításához a kutatók szénszálas töltőanyagokat adtak a gyanta anyaghoz, hogy a lézer energiát a hordozóhoz jobban át lehessen vinni. A lézer energiájának elnyelésével és hővezetésével a szénszál a lézert sokkal gyorsabban melegíti fel, mint a polimer önmagában történő használata.

A kutatók azt mondják, hogy a magas hőmérsékletű anyagok feldolgozása nagyon nehéz és drága, és ezt az anyagot általában katonai célokra használják, és beszállítói kevésbé forrásokkal rendelkeznek. Ez az áttörés lehetővé teszi az amerikai légierő számára, hogy költséghatékonyabb módon gyártson magas hőmérsékletű összetett alkatrészeket. Ráadásul a magas hőmérsékletű polimer összetett részeket kis méretű és többfunkciós funkció jellemzi. A legújabb kutatási eredmények nemcsak nagy lendületet adnak a légierőnek, hanem zavaró hatással is járhatnak az egész iparág számára.

Az előzetes vizsgálati adatok azt mutatják, hogy ez az új anyag képes ellenállni a magas hőmérsékletnek, de az anyag további vizsgálatát és ellenőrzését megköveteli, mielőtt valóban alkalmazásra kerülne az Air Force platformon.