ارتش آمریکا روش برای چاپ سه بعدی پلیمرهای مقاوم در برابر درجه حرارت را توسعه می دهد

به تازگی، آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی ایالات متحده، در همکاری با مرکز تحقیقات گلن و دانشگاه لوییسویل، یک روش برای چاپ سه بعدی از پلیمرهای مقاوم در برابر حرارت بالا را توسعه داده است. محققان با استفاده از رزین های حرارتی با درجه حرارت بالا آغشته به فیبرهای فیبر کربن و فرایندهای پخت لیزری انتخابی برای چاپ قطعات کامپوزیتی با مقاومت بالا مقاوم در برابر حرارت مقاوم بوده و می توانند در دمای بالاتر از 300 درجه سانتی گراد مقاومت کنند. انتظار می رود که آنها در آینده برای دمای بالا در اطراف قطعات توربین موتور یا اگزوز موتور استفاده شوند. حوزه.

خواص سبک کامپوزیت های مبتنی بر پلیمر و توانایی آنها برای مقاومت در برابر محیط های با درجه حرارت بالا می تواند به افزایش دامنه هواپیما در حالی که کاهش مصرف سوخت و هزینه های عملیاتی را افزایش دهد، و آن را برای برنامه های کاربردی نسل آینده نیروی هوایی جذاب است. این کشف ناگهانی پایه و اساس را برای دیدار از نیازهای تولید نسل بعدی نیروی هوایی، مقرون به صرفه ساخت.

به طور کلی، کامپوزیت های مبتنی بر پلیمر حاوی الیاف مانند الیاف شیشه ای به اپوکسی یا مواد ماتریکس دیگر می باشند. الیاف جاسازی شده ماتریس را تقویت می کنند و مواد را قوی تر می کنند.

در فرآیند چاپ پلیمر 3D با استفاده از فرایند پخت لیزر، نور لیزر با درجه حرارت بالا از طریق بستر پودر پودر عبور داده می شود تا یک شکل از پیش طراحی شده کامپیوتر ایجاد شود. سپس پودر لیزر برای تشکیل لایه پودر جدید استفاده می شود و این فرآیند چندین بار تکرار می شود تا بخش 3D تکمیل شود.

هنگام آزمایش رزین های پلیمری با درجه حرارت بالا، تیم متوجه شد که تکنیک های تولید افزودنی پلیمر های پلیمر را به خوبی چاپ می کنند، اما هنگامی که قطعات را از بستر پودر برای پس از درمان حذف می کنند، مواد ذوب می شوند و نمی توانند مورد استفاده قرار گیرند.

محققان افزودند: برای حل این مشکل و بهتر شدن مولکول ها در معرض حرارت لیزر، پرکننده های فیبر کربن به مواد رزین اضافه می شود تا انرژی لیزر را به سوبسترا انتقال دهد. با جذب انرژی لیزر و هدایت گرما، فیبر کربن باعث می شود لیزر مواد را بسیار سریع تر از استفاده از پلیمر به تنهایی حرارت دهد.

محققان می گویند پردازش مواد با درجه حرارت بالا بسیار دشوار و گران است و این مواد معمولا برای مقاصد نظامی خاص استفاده می شود و تامین کنندگان آن منابع کمتری دارند. این پیشرفت نیروی هوایی ایالات متحده را قادر خواهد ساخت قطعات کامپوزیت با درجه حرارت بالا را به شیوه ای ارزان تر به کار گیرد. علاوه بر این، قطعات کامپوزیتی پلیمری با درجه حرارت بالا و ویژگی های چندگانه مشخص می شود. آخرین نتایج تحقیق نه تنها باعث می شود که نیروی هوایی بیشتر شود، بلکه می تواند تاثیر منفی بر کل صنعت داشته باشد.

داده های آزمایشی اولیه نشان می دهد که این مواد جدید می توانند در دمای بالا مقاومت کنند، اما پیش از آنکه واقعا به پلتفرم نیروی هوایی اعمال شود، آزمایش و تأیید بیشتر مواد لازم است.