Команда инженеров-технологов Технологического института Нью-Йоркского университета разработала композитные пенные волокна и получила процесс 3D-печати с коммерческими принтерами. Image credit: New York University School of Technology
Группа исследователей материалов из Технологического института Нью-Йоркского университета разработала первый процесс для 3D-печатной композитной пены, который может использоваться в таких областях, как автомобилестроение, авиация и судостроение, где плотность материала низкая, но высокая прочность. Этот прорыв позволяет производителям печатать компоненты с любой сложной формой, которые могут выдерживать более глубокое воздействие, поэтому у нее есть специальная перспектива для подводных лодок.
Композиты представляют собой эпоксидные смолы или композиты из полимерной смолы, смешанные с миллиардами крошечных полых стеклянных или керамических сфер с отличной плавучестью и прочностью. Они широко используются Джеймсом Кэмероном, Подводные лодки, такие как Deepsea Challenger и Alvin Deep Sea Explorer следующего поколения.
В двух работах, опубликованных JOM, Никхиль Гупта, доцент в Школе механики и аэрокосмической техники и его ученик-исследователь в Лаборатории машиностроения и механики машиностроения Политехнического института Нью-Йоркского университета, и его сотрудники в Индии сообщили, что они разработали Композитная пена и может быть коммерческой печати с 3D-печатью.
В настоящее время составные детали из пенопласта производятся методом литья под давлением, а части должны соединяться с помощью клея и крепежных деталей, которые делают детали уязвимыми. Трехмерная печать, также известная как производство присадок, позволяет производителям быть сложными (Например, оболочка автомобиля и внутренняя структура), чтобы сделать ее более жесткой и жесткой. Команда во главе с доктором-доктором наук Гушты Ашишем Кумаром Сингхом описала, как они могут преодолеть барьеры для производства добавок, такие как смешивание микросфер Процесс измельчения и тенденция микросфер засорять сопла принтера, а также продемонстрировали экологичность синтаксических пенных волокон.
Исследователи разработали волокна из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), обычно используемые при изготовлении компонентов промышленного класса, а также микросферы из рециркулированной летучей золы (летучая зола - побочный продукт сгорания угля - Также возможно выгрузка токсичных веществ с полигонов.
Гупта, работающая с коллегами из Национального института технологии в Суратхал-Карнатаке (Индия) (NIT-K), сказала: «Наша цель - разработать волокно, которое использует коммерческие принтеры для печати без изменения аппаратного обеспечения принтера. Параметры, влияющие на процесс печати Многие, в том числе листовые материалы, температуры и скорости печати, а также поиск лучших параметров процесса - это ключ к высококачественной печати.
Ашиш Кумар Сингх (слева), докторант в Никиле Гупта (справа), адъюнкт-профессор механической и аэрокосмической техники, сообщает о достижениях в области разработки композитных пенных нитей и связанных с ними процессах для трехмерной печати с использованием коммерческих принтеров. Фото: Школа технологий Нью-Йоркского университета
Недавно Gupta сотрудничала с промышленными партнерами для создания онлайн-инструмента для создания композитных пенопластов, которые он объяснил тем, что полые сферические частицы, используемые в исследовании, были только диаметром от 0,04 до 0,07 мм. Комбинация размера и формы позволяет микросферам Он может протекать через трехмерное сопло принтера 1,7 мм без блокировки потока материала.
Он пояснил, что этот процесс требует от команды минимизации степени разрушения частиц при смешивании смолы HDPE с хрупкими полыми частицами, что приводит к образованию волокна с низкой плотностью.
Сингх добавил: «Мы хотим добавить как можно больше полых частиц, чтобы сделать материал легче, но увеличение количества частиц означает, что во время обработки будет трескаться больше частиц». Непрерывные полые частицы используются в производстве нитей Во время процесса или в последующем трехмерном процессе печати требуется много контроля процесса.
В дополнение к удобству нового процесса в производстве сложных компонентов, материалы, изготовленные только с использованием трехмерной печати, имеют сравнимую прочность на растяжение и плотность по сравнению с материалами, полученными методом литья под давлением.
Сингх сказал: «Результаты показывают, что композитная пена, полученная 3D-печатью, сопоставима по производительности с тем же материалом, производимым наиболее часто используемым традиционным литьевым формованием».
Гупта сказал, в том числе студентов исследователь Нью-Йоркского университета Институт Брукс Солтонстолл, NIT-K от Балу Патил и Mrityunjay Doddamani, а также посещения студентов из Германии Clausthal технологического университета • Николас Хоффман (Никлас Hoffmann), в том числе В настоящее время эта группа сосредоточена на оптимизации свойств материалов для различных применений, таких как подводные аппараты, способные работать на определенной глубине.
JOM Journal: «Составная пена - Часть 1: Исследования и разработки волокон, производительность и возможности утилизации, Композитная пена. Часть 2. Типовая печать и характеристика механических свойств.