Amerikanske militær utvikler metode for 3D-utskrift av høytemperaturbestandige polymerer

Nylig har US Air Force Research Laboratory i samarbeid med NASA Glenn Research Center og University of Louisville utviklet en metode for 3D-utskrift av høytemperaturbestandige polymerer. Forskerne brukte høytemperatur termohærdende harpiks impregnert med karbonfiberfilamenter og selektive lasersintringsprosesser for å skrive ut høytemperaturbestandige polymerbaserte komposittdeler som tåler temperaturer høyere enn 300 ° C. De forventes å bli brukt i fremtiden for høye temperaturer rundt turbinemotor reservedeler eller motor eksos. område.

De lettvektige egenskapene til polymerbaserte kompositter og deres evne til å motstå høytemperaturmiljøer kan bidra til å øke rekkevidden av fly samtidig som drivstofforbruket og driftskostnadene reduseres, noe som gjør det attraktivt for Luftvåpenes neste generasjons utstyrsapplikasjoner. Denne forstyrrende oppdagelsen lagde grunnlaget for å møte luftvåpenets neste generasjon, kostnadseffektive produksjonsbehov.

Generelt innbefatter polymerbaserte kompositter fibre som glassfiber i epoksy eller andre matriksmaterialer. Innebygde fibre forsterker matrisen og gjør materialet mer robust.

I prosessen med polymer 3D-utskrift ved hjelp av en lasersintringsprosess, føres høytemperatur laserlys gjennom polymerpuddersjiktet for å danne en datamaskin-forhåndsformet form. Laserpulveret brukes da til å forme det nye pulverlaget, og denne prosessen gjentas flere ganger til 3D-delen er fullført.

Ved testing av høytemperaturpolymerharpikser fant teamet at additivproduksjonsteknikker trykte polymerpulver godt, men da de fjernet deler fra pulverlaget for etterbehandling, smeltet materialene og ikke kunne brukes.

For å løse dette problemet og bedre aktivere molekylene til å bli såret og formet under varmen fra laseren, la forskerne karbonfiberfyllstoffer til harpiksmaterialet for å overføre laserergien til underlaget bedre. Ved å absorbere laserenes energi og ledende varme, vil karbonfiber føre til at laseren oppvarmer materialet mye raskere enn å bruke polymeren alene.

Forskere sier at behandlingen av høytemperaturmaterialer er svært vanskelig og dyr, og dette materialet brukes vanligvis til militærspesifikke formål, og leverandørene har mindre ressurser. Dette gjennombruddet vil gjøre det mulig for US Air Force å produsere komposittdeler med høy temperatur på en mer kostnadseffektiv måte. Videre er høytemperaturpolymerkompositte deler kjennetegnet ved små størrelser og flere funksjoner. De nyeste forskningsresultatene vil ikke bare gi store fordeler til luftvåpenet, men kan også medføre forstyrrende innvirkning på hele bransjen.

Foreløpige testdata viser at dette nye materialet tåler høye temperaturer, men det er nødvendig med ytterligere testing og verifisering av materialet før den faktisk blir brukt på luftvåpenplattformen.