Американската армия разработва метод за 3D отпечатване на високотемпературни устойчиви полимери

Наскоро Американската лаборатория за изследване на военновъздушните сили в сътрудничество с изследователския център на Glenn на НАСА и Университета в Луисвил разработи метод за 3D отпечатване на високотемпературни полимери. Изследователите използват високотемпературни термореактивни смоли, импрегнирани с нишки от въглеродни влакна и селективни процеси на синтероване с лазер, за успешно отпечатване на високотемпературни устойчиви полимерни композитни части, които могат да издържат на температури по-високи от 300 ° C. Очаква се те да бъдат използвани в бъдеще за високи температури около резервните части на турбинните двигатели или отработените газове на двигателя. ■ площ.

Леките свойства на полимерните композитни материали и тяхната способност да издържат на висока температура могат да помогнат за увеличаване на обхвата на самолетите, като в същото време намалят разхода на гориво и оперативните разходи, което го прави привлекателен за следващото поколение приложения на авиацията. Това разрушително откритие постави основите за посрещане на следващите поколения на въздушните сили, икономически ефективни производствени нужди.

Като цяло композитните материали на базата на полимери включват влакна като стъклени влакна в епоксидни или други матрични материали. Вградените влакна подсилват матрицата и правят материала по-здрав.

В процеса на полимерен 3D печат, използващ процес на лазерно синтероване, високотемпературната лазерна светлина преминава през полимерното прахово легло, за да се формира компютърно предварително проектирана форма. След това лазерният прах се използва за оформяне на новия прахов слой и този процес се повтаря няколко пъти, докато се завърши 3D частта.

При тестването на високотемпературни полимерни смоли екипът установи, че техниките за производство на адитиви печатат полимерни прахове добре, но когато изваждат части от прахообразния слой за последваща обработка, материалите се разтопяват и не могат да бъдат използвани.

За да разрешат този проблем и по-добре да позволят на молекулите да бъдат навити и оформени под топлината на лазера, изследователите добавят пълнители от въглеродни влакна към смолистия материал, за да прехвърлят по-добре лазерната енергия към субстрата. Чрез абсорбиране на енергията на лазера и провеждането на топлина, въглеродните влакна ще накарат лазера да загрее материала много по-бързо, отколкото да използва само полимера.

Изследователите казват, че обработката на високотемпературни материали е много трудна и скъпа и този материал обикновено се използва за специфични за военните нужди, а доставчиците му имат по-малко ресурси. Този пробив ще позволи на военновъздушните сили на САЩ да произвеждат високотемпературни композитни части по по-рентабилен начин. Освен това, високотемпературните полимерни композитни части се характеризират с малки размери и множество функции. Последните резултати от научните изследвания не само ще донесат големи предимства за военновъздушните сили, но и могат да доведат до разрушително въздействие върху цялата индустрия.

Предварителните данни от тестовете показват, че този нов материал може да издържи на високи температури, но е необходимо по-нататъшно тестване и проверка на материала, преди да се приложи действително към платформата на ВВС.