Tentera AS membangunkan kaedah pencetakan 3D polimer tahan suhu tinggi

Baru-baru ini, Makmal Penyelidikan Angkatan Udara Amerika Syarikat, dengan kerjasama Pusat Penyelidikan Glenn NASA dan Universiti Louisville, telah membangunkan satu kaedah untuk pencetakan 3D polimer tahan suhu tinggi. Para penyelidik menggunakan resin thermosetting suhu tinggi yang diresapi dengan filamen serat karbon dan proses sintering laser terpilih untuk berjaya mencetak bahagian komposit berasaskan polimer yang tahan suhu tinggi yang dapat menahan suhu lebih tinggi daripada 300 ° C. Mereka dijangka akan digunakan pada masa depan untuk suhu tinggi di sekitar alat ganti enjin turbin atau ekzos enjin. kawasan.

Sifat-sifat ringan komposit berasaskan polimer dan keupayaan mereka untuk menahan persekitaran suhu tinggi dapat membantu meningkatkan jangkauan pesawat sambil mengurangkan penggunaan bahan bakar dan biaya operasi, menjadikannya menarik bagi aplikasi peralatan generasi akan datang. Penemuan yang mengganggu ini meletakkan asas untuk memenuhi keperluan pembuatan generasi akan datang, kos efektif.

Secara umum, komposit berasaskan polimer menggabungkan gentian seperti gentian kaca ke dalam bahan epoksi atau bahan matriks yang lain. Gentian terbenam mengukuhkan matriks dan membuat bahan lebih kuat.

Dalam proses pencetakan polimer 3D menggunakan proses sintering laser, cahaya laser suhu tinggi dilalui melalui katil serbuk polimer untuk membentuk bentuk pra-reka komputer. Serbuk laser kemudian digunakan untuk membentuk lapisan serbuk baru dan proses ini diulang beberapa kali sehingga bahagian 3D selesai.

Apabila menguji resin polimer suhu tinggi, pasukan mendapati bahawa teknik pengilangan tambahan mencetak polimer polimer dengan baik, tetapi apabila mereka mengeluarkan bahagian dari katil serbuk untuk rawatan pasca, bahan-bahan cair dan tidak dapat digunakan.

Untuk menyelesaikan masalah ini dan lebih baik membolehkan molekul itu luka dan dibentuk di bawah haba laser, para penyelidik menambahkan pengisi serat karbon ke bahan resin untuk memindahkan tenaga laser ke substrat yang lebih baik. Dengan menyerap tenaga laser dan mengendalikan haba, serat karbon akan menyebabkan laser memanaskan bahan lebih cepat daripada menggunakan polimer sahaja.

Penyelidik mengatakan bahawa pemprosesan bahan suhu tinggi sangat sukar dan mahal, dan bahan ini biasanya digunakan untuk tujuan khusus tentera, dan pembekalnya mempunyai sumber yang kurang. Penemuan ini akan membolehkan Tentera Udara AS mengeluarkan bahagian komposit suhu tinggi dengan cara yang lebih kos efektif. Selain itu, bahagian-bahagian komposit polimer suhu tinggi dicirikan oleh saiz kecil dan pelbagai fungsi. Keputusan penyelidikan terkini bukan sahaja memberi manfaat yang besar kepada Angkatan Udara, tetapi juga dapat membawa kesan mengganggu kepada seluruh industri.

Data pengujian awal menunjukkan bahawa bahan baru ini dapat menahan suhu tinggi, tetapi pengujian dan pengesahan selanjutnya diperlukan sebelum diterapkan pada platform Angkatan Udara.