ABD askeri, yüksek sıcaklığa dayanıklı polimerlerin 3D baskısı için yöntem geliştirdi

Yakın zamanda, ABD Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı, NASA Glenn Araştırma Merkezi ve Louisville Üniversitesi ile işbirliği içinde, yüksek sıcaklığa dayanıklı polimerlerin 3D baskısı için bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, 300 ° C'den yüksek sıcaklıklara dayanabilen yüksek sıcaklığa dayanıklı polimer esaslı kompozit parçaları basmak için karbon fiber filamentler ve seçici lazer sinterleme prosesleri ile emprenye edilmiş yüksek sıcaklıklı ısıyla sertleşen reçineleri kullanmışlardır. Gelecekte türbin motoru yedek parçaları veya motor egzozu etrafındaki yüksek sıcaklıklar için kullanılması bekleniyor. alanı.

Polimer bazlı kompozitlerin hafif özellikleri ve yüksek sıcaklıklı ortamlara dayanabilmeleri, yakıt tüketimini ve işletme maliyetlerini azaltırken, uçak çeşitliliğini artırmaya yardımcı olabilir ve bu da Hava Kuvvetleri'nin yeni nesil ekipman uygulamaları için çekici olmasını sağlar. Bu yıkıcı keşif, Hava Kuvvetleri'nin yeni nesil, düşük maliyetli üretim ihtiyaçlarını karşılamak için temel oluşturdu.

Genel olarak, polimer bazlı kompozitler, cam elyafı gibi fiberleri epoksi veya diğer matris materyallerine dahil eder. Gömülü fiberler matrisi güçlendirir ve malzemeyi daha sağlam hale getirir.

Bir lazer sinterleme işlemi kullanılarak polimer 3D baskı sürecinde, yüksek-sıcaklık lazer ışığı bir bilgisayar önceden tasarlanmış bir şekil oluşturmak için polimer tozu yatağından geçirilir. Lazer tozu daha sonra yeni toz katmanını şekillendirmek için kullanılır ve bu işlem 3D parçası tamamlanıncaya kadar birkaç kez tekrarlanır.

Yüksek sıcaklıkta polimer reçineleri test edilirken ekip, polimer tozları basılan katkı imalat tekniklerinin iyi olduğunu, ancak işlem sonrası toz yatağındaki parçaları çıkardıklarında malzemelerin erimesini ve kullanılmadığını bulmuştur.

Bu problemi çözmek ve molekülleri lazer ısısı altında şekillendirmek ve şekillendirmek için daha iyi bir hale getirmek amacıyla, araştırmacılar lazer enerjisini substrata daha iyi aktarmak için reçine malzemesine karbon fiber dolgu maddeleri eklediler. Lazerin enerjisini emerek ve ısıyı ileterek, karbon fiber, lazerin malzemeyi tek başına polimerden daha hızlı ısıtmasına neden olur.

Araştırmacılar, yüksek sıcaklık malzemelerinin işlenmesinin çok zor ve pahalı olduğunu ve bu malzemenin genellikle askeriye özel amaçlar için kullanıldığını ve tedarikçilerinin daha az kaynağa sahip olduğunu söylüyorlar. Bu atılım, ABD Hava Kuvvetlerinin yüksek sıcaklık kompozit parçalarını daha uygun maliyetli bir şekilde üretmesini sağlayacaktır. Ayrıca, yüksek sıcaklıkta polimer kompozit parçalar, küçük boyutlu ve çoklu fonksiyonlarla karakterize edilir. En yeni araştırma sonuçları sadece Hava Kuvvetlerine büyük faydalar sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda tüm endüstriye yıkıcı etkiler getirecektir.

Ön test verileri, bu yeni malzemenin yüksek sıcaklıklara dayanabileceğini, ancak Hava Kuvvetleri platformuna gerçekte uygulanmadan önce malzemenin daha fazla test edilmesinin ve doğrulanmasının gerekli olduğunu göstermektedir.