L'esercito americano sviluppa un metodo per la stampa 3D di polimeri resistenti alle alte temperature

Recentemente, il Laboratorio di ricerca US Air Force, in collaborazione con il NASA Glenn Research Center e l'Università di Louisville, ha sviluppato un metodo per la stampa 3D di polimeri resistenti alle alte temperature. I ricercatori hanno utilizzato resine termoindurenti ad alta temperatura impregnate con filamenti in fibra di carbonio e processi di sinterizzazione laser selettivi per stampare con successo componenti compositi a base polimerica resistenti alle alte temperature che possono resistere a temperature superiori a 300 ° C. Dovrebbero essere utilizzati in futuro per alte temperature attorno ai pezzi di ricambio del motore della turbina o allo scarico del motore. la zona.

Le proprietà leggere dei materiali compositi a base di polimeri e la loro capacità di resistere ad ambienti ad alte temperature possono contribuire ad aumentare la gamma di aeromobili riducendo il consumo di carburante e i costi operativi, rendendolo attraente per la prossima generazione di applicazioni di apparecchiature Air Force. Questa scoperta dirompente ha gettato le basi per soddisfare le esigenze di produzione della nuova generazione Air Force, economicamente vantaggiose.

In generale, i compositi a base di polimeri incorporano fibre come fibre di vetro in resina epossidica o altri materiali a matrice. Le fibre incorporate rinforzano la matrice e rendono il materiale più robusto.

Nel processo di stampa 3D polimerica utilizzando un processo di sinterizzazione laser, la luce laser ad alta temperatura viene fatta passare attraverso il letto di polvere polimerica per formare una forma pre-progettata dal computer. La polvere laser viene quindi utilizzata per modellare il nuovo strato di polvere e questo processo viene ripetuto più volte fino al completamento della parte 3D.

Durante il test delle resine polimeriche ad alta temperatura, il team ha scoperto che le tecniche di produzione additiva hanno stampato bene le polveri polimeriche, ma quando hanno rimosso parti dal letto di polvere per il post trattamento, i materiali si sono fusi e non potevano essere utilizzati.

Per risolvere questo problema e consentire alle molecole di essere meglio avvolte e modellate sotto il calore del laser, i ricercatori hanno aggiunto riempitivi in fibra di carbonio al materiale in resina per trasferire meglio l'energia laser al substrato. Assorbendo l'energia del laser e conducendo il calore, la fibra di carbonio farà sì che il laser riscaldi il materiale molto più velocemente rispetto all'uso del polimero da solo.

I ricercatori dicono che la lavorazione di materiali ad alta temperatura è molto difficile e costosa, e questo materiale è solitamente usato per scopi specifici militari, ei suoi fornitori hanno meno risorse. Questa svolta consentirà all'US Air Force di produrre parti composte per alte temperature in un modo più economico. Inoltre, le parti composite in polimero ad alta temperatura sono caratterizzate da dimensioni ridotte e funzioni multiple. Gli ultimi risultati della ricerca non solo porteranno grandi benefici all'aeronautica, ma potrebbero anche portare un impatto dirompente all'intero settore.

I dati preliminari dei test dimostrano che questo nuovo materiale può resistere a temperature elevate, ma sono necessari ulteriori test e verifiche del materiale prima di essere effettivamente applicato alla piattaforma Air Force.