Amerikanske militær udvikler metode til 3D-udskrivning af højtemperaturbestandige polymerer

For nylig har US Air Force Research Laboratory i samarbejde med NASA Glenn Research Center og University of Louisville udviklet en metode til 3D-udskrivning af højtemperaturbestandige polymerer. Forskerne brugte højtemperaturtermohærdende harpikser imprægneret med carbonfiberfilamenter og selektive lasersintringsprocesser til at udskrive højtemperaturbestandige polymerbaserede kompositdele, der kan modstå temperaturer højere end 300 ° C. De forventes at blive brugt i fremtiden til høje temperaturer omkring turbine motor reservedele eller motor udstødning. areal.

De lette egenskaber ved polymerbaserede kompositter og deres evne til at modstå højtemperaturmiljøer kan medvirke til at øge antallet af fly, samtidig med at brændstofforbruget og driftsomkostningerne reduceres, hvilket gør det attraktivt for luftvåbenets næste generation af udstyrsapplikationer. Denne forstyrrende opdagelse lagde grundlaget for at opfylde Air Force's næste generation, omkostningseffektive produktionsbehov.

I almindelighed inkorporerer polymerbaserede kompositter fibre såsom glasfibre i epoxy eller andre matrixmaterialer. Embedded fibers forstærker matrixen og gør materialet mere robust.

I processen med polymer 3D-udskrivning ved anvendelse af en laser sintringsproces, ledes højtemperatur laserlys gennem polymerpuddersengen for at danne en computer-foruddesignet form. Laserpulveret bruges derefter til at forme det nye pulverlag, og denne proces gentages flere gange, indtil 3D-delen er afsluttet.

Ved testning af høj temperatur polymerharpikser fandt teamet, at additiv fremstillingsmetoder trykte polymerpulver godt, men da de fjernede dele fra pulverlejet til efterbehandling, smeltede materialerne og kunne ikke anvendes.

For at løse dette problem og bedre aktivere molekylerne til at blive viklet og formet under laserens varme, tilføjede forskerne kulfiberfyldstoffer til harpiksmaterialet for bedre at overføre laserenergien til substratet. Ved at absorbere laserens energi og ledende varme vil kulfiber forårsage, at laseren opvarmer materialet meget hurtigere end at bruge polymeren alene.

Forskere siger, at behandling af høj temperaturmaterialer er meget vanskeligt og dyrt, og dette materiale bruges normalt til militærspecifikke formål, og dets leverandører har mindre ressourcer. Dette gennembrud gør det muligt for US Air Force at fremstille kompositdele med høj temperatur på en mere omkostningseffektiv måde. Desuden er højtrykspolymerkompositdele kendetegnet ved små størrelses- og multiplefunktioner. De seneste forskningsresultater vil ikke kun give luftvåben store fordele, men kan også medføre forstyrrende konsekvenser for hele branchen.

Preliminære testdata viser, at dette nye materiale kan modstå høje temperaturer, men yderligere test og verifikation af materialet er påkrævet, før det rent faktisk påføres luftvåbenplatformen.