Wojsko USA opracowuje metodę drukowania 3D polimerów odpornych na wysokie temperatury

Niedawno Amerykańskie Laboratorium Badawcze Sił Powietrznych we współpracy z NASA Glenn Research Center i University of Louisville opracowało metodę drukowania 3D polimerów odpornych na wysokie temperatury. Naukowcy wykorzystali wysokotemperaturowe żywice termoutwardzalne impregnowane włóknami węglowymi i selektywne procesy spiekania laserowego, aby z powodzeniem drukować odporne na wysoką temperaturę części kompozytowe na bazie polimerów, które mogą wytrzymać temperatury wyższe niż 300 ° C. Oczekuje się, że będą one stosowane w przyszłości w przypadku wysokich temperatur wokół części zamiennych do silnika turbinowego lub spalin silnika. powierzchnia.

Lekkie właściwości kompozytów polimerowych i ich odporność na warunki wysokotemperaturowe mogą pomóc zwiększyć zasięg samolotów, jednocześnie zmniejszając zużycie paliwa i koszty operacyjne, czyniąc go atrakcyjnym dla zastosowań nowej generacji urządzeń lotniczych. To przełomowe odkrycie stworzyło podstawę do spełnienia potrzeb następnej generacji, opłacalnych pod względem ekonomicznym sił powietrznych.

Ogólnie, kompozyty na bazie polimerów zawierają włókna, takie jak włókna szklane, w żywice epoksydowe lub inne materiały matrycowe. Wbudowane włókna wzmacniają matrycę i sprawiają, że materiał jest bardziej wytrzymały.

W procesie drukowania 3D polimeru za pomocą procesu spiekania laserowego, światło laserowe o wysokiej temperaturze przepuszcza się przez złoże proszku polimerowego, aby uzyskać uprzednio zaprojektowany kształt komputera. Proszek laserowy jest następnie używany do kształtowania nowej warstwy proszku i ten proces jest powtarzany kilka razy, aż do zakończenia części 3D.

Podczas badania wysokotemperaturowych żywic polimerowych zespół odkrył, że dodatkowe techniki wytwarzania dobrze drukowały proszki polimerowe, ale gdy usuwały części ze złoża proszkowego do obróbki końcowej, materiały topiły się i nie mogły być użyte.

Aby rozwiązać ten problem i lepiej umożliwić zwijanie i kształtowanie cząsteczek pod wpływem ciepła lasera, naukowcy dodali wypełniacze z włókna węglowego do materiału żywicznego, aby lepiej przenosić energię lasera na podłoże. Absorbując energię lasera i przewodząc ciepło, włókno węglowe spowoduje, że laser nagrzeje materiał znacznie szybciej niż przy użyciu samego polimeru.

Naukowcy twierdzą, że przetwarzanie materiałów wysokotemperaturowych jest bardzo trudne i kosztowne, a materiał ten jest zwykle wykorzystywany do celów wojskowych, a jego dostawcy mają mniej zasobów. Przełom ten umożliwi siłom lotniczym USA wytwarzanie wysokotemperaturowych części kompozytowych w bardziej opłacalny sposób. Ponadto wysokotemperaturowe części z kompozytu polimerowego charakteryzują się małymi rozmiarami i wieloma funkcjami. Najnowsze wyniki badań przyniosą nie tylko wielkie korzyści dla Sił Powietrznych, ale także mogą przynieść destrukcyjny wpływ na całą branżę.

Wstępne dane testowe pokazują, że ten nowy materiał może wytrzymać wysokie temperatury, ale konieczne jest dalsze testowanie i weryfikacja materiału, zanim zostanie on faktycznie zastosowany na platformie Air Force.