Quân đội Mỹ phát triển phương pháp in 3D các polyme chịu nhiệt độ cao

Gần đây, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân Hoa Kỳ, phối hợp với Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA và Đại học Louisville, đã phát triển một phương pháp in 3D các polyme chịu nhiệt độ cao. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhựa nhiệt rắn nhiệt độ cao được ngâm tẩm với sợi sợi carbon và quá trình thiêu kết laser chọn lọc để in thành công các bộ phận hỗn hợp polymer có khả năng chịu nhiệt độ cao có thể chịu được nhiệt độ cao hơn 300 ° C. Chúng được dự kiến sẽ được sử dụng trong tương lai cho nhiệt độ cao xung quanh phụ tùng động cơ tuabin hoặc xả động cơ. khu vực.

Các tính chất nhẹ của vật liệu tổng hợp polymer và khả năng chịu được môi trường nhiệt độ cao có thể giúp tăng phạm vi của máy bay trong khi giảm tiêu thụ nhiên liệu và chi phí vận hành, khiến nó trở nên hấp dẫn đối với các ứng dụng thiết bị thế hệ tiếp theo của Không quân. Phát hiện gây rối này đã đặt nền tảng cho việc đáp ứng nhu cầu sản xuất thế hệ tiếp theo, hiệu quả về chi phí của Không quân.

Nói chung, vật liệu tổng hợp polymer kết hợp các sợi như sợi thủy tinh vào epoxy hoặc các vật liệu ma trận khác. Sợi nhúng củng cố ma trận và làm cho vật liệu mạnh mẽ hơn.

Trong quá trình in 3D polymer sử dụng quá trình thiêu kết laser, ánh sáng laser nhiệt độ cao được truyền qua lớp bột polymer để tạo thành một hình dạng được thiết kế sẵn trên máy tính. Sau đó, bột laser được sử dụng để định hình lớp bột mới và quá trình này được lặp lại nhiều lần cho đến khi phần 3D hoàn thành.

Khi thử nghiệm các loại nhựa polymer nhiệt độ cao, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các kỹ thuật sản xuất phụ gia được in bột polymer tốt, nhưng khi chúng loại bỏ các phần khỏi giường bột để xử lý sau, vật liệu nóng chảy và không thể sử dụng được.

Để giải quyết vấn đề này và tốt hơn cho phép các phân tử bị thương và định hình dưới sức nóng của laser, các nhà nghiên cứu đã bổ sung chất độn sợi carbon vào vật liệu nhựa để truyền năng lượng laser tốt hơn đến bề mặt. Bằng cách hấp thụ năng lượng của laser và dẫn nhiệt, sợi carbon sẽ làm cho laser làm nóng vật liệu nhanh hơn nhiều so với việc sử dụng polymer một mình.

Các nhà nghiên cứu nói rằng việc xử lý vật liệu nhiệt độ cao là rất khó khăn và tốn kém, và vật liệu này thường được sử dụng cho mục đích quân sự cụ thể, và các nhà cung cấp của nó có ít tài nguyên hơn. Bước đột phá này sẽ cho phép Không quân Hoa Kỳ chế tạo các bộ phận có nhiệt độ cao theo cách hiệu quả hơn. Hơn nữa, các bộ phận polymer tổng hợp nhiệt độ cao được đặc trưng bởi kích thước nhỏ và nhiều chức năng. Các kết quả nghiên cứu mới nhất sẽ không chỉ mang lại lợi ích to lớn cho Không quân, mà còn có thể mang lại tác động gây rối cho toàn bộ ngành công nghiệp.

Dữ liệu thử nghiệm sơ bộ cho thấy vật liệu mới này có thể chịu được nhiệt độ cao, nhưng cần phải kiểm tra và xác minh thêm vật liệu trước khi nó thực sự được áp dụng cho nền tảng Không quân.