Mae milwrol yr Unol Daleithiau yn datblygu dull ar gyfer argraffu 3D o polymerau gwrthsefyll tymheredd uchel

Yn ddiweddar, mae Labordy Ymchwil Llu Awyr yr Unol Daleithiau, mewn cydweithrediad â Chanolfan Ymchwil Glenn NASA a Phrifysgol Louisville, wedi datblygu dull ar gyfer argraffu 3D polymerau gwrthsefyll tymheredd uchel. Defnyddiodd yr ymchwilwyr resinau thermosetting tymheredd uchel wedi'u hymgorffori â ffilamentau ffibr carbon a phrosesau sintering laser dewisol i argraffu yn llwyddiannus rannau cyfansawdd polymer sy'n gwrthsefyll tymheredd uchel a all wrthsefyll tymheredd uwch na 300 ° C. Disgwylir iddynt gael eu defnyddio yn y dyfodol ar gyfer tymereddau uchel o amgylch rhannau sbâr injan tyrbin neu ddiffodd injan. ardal.

Gall priodweddau ysgafn cyfansoddion polymer a'u gallu i wrthsefyll amgylcheddau tymheredd uchel helpu i gynyddu'r ystod o awyrennau wrth leihau'r defnydd o danwydd a chostau gweithredu, gan ei gwneud yn ddeniadol ar gyfer y genhedlaeth nesaf o geisiadau offer offer yr Awyrlu. Roedd y darganfyddiad aflonyddgar hwn yn gosod y sylfaen ar gyfer diwallu anghenion gweithgynhyrchu genhedlaeth nesaf, cost-effeithiol y Llu Awyr.

Yn gyffredinol, mae cyfansoddion sy'n seiliedig ar polymer yn ymgorffori ffibrau fel ffibrau gwydr yn ddeunyddiau epocsi neu fatrics eraill. Mae ffibrau embeddedig yn atgyfnerthu'r matrics ac yn gwneud y deunydd yn fwy cadarn.

Yn y broses o argraffu 3D polymer gan ddefnyddio proses sintering laser, mae golau laser uchel tymheredd yn cael eu pasio drwy'r gwely powdwr polymerau i ffurfio siâp cyfrifiadur a gynlluniwyd ymlaen llaw. Yna caiff y powdr laser ei ddefnyddio i lunio'r haen powdwr newydd ac fe ailadroddir y broses hon sawl gwaith nes i'r rhan 3D gael ei chwblhau.

Wrth brofi resinau polymer tymheredd uchel, canfu'r tîm fod technegau gweithgynhyrchu ychwanegion yn bapur polymer argraffedig yn dda, ond pan fyddent yn tynnu rhannau o'r gwely powdwr ar ôl eu trin, roedd y deunyddiau'n cael eu toddi ac na ellid eu defnyddio.

I ddatrys y broblem hon a gwella'r modd y caiff y moleciwlau eu clwyfo a'u siapio dan wres y laser, fe wnaeth yr ymchwilwyr ychwanegu llenwyr ffibr carbon i'r deunydd resin i drosglwyddo'r ynni laser i'r is-haen. Trwy amsugno ynni'r laser a chynnal gwres, bydd ffibr carbon yn achosi'r laser i wresogi'r deunydd yn llawer cyflymach na defnyddio'r polymer yn unig.

Mae ymchwilwyr yn dweud bod prosesu deunyddiau tymheredd uchel yn anodd iawn ac yn ddrud, ac fel rheol defnyddir y deunydd hwn at ddibenion milwrol penodol, ac mae gan ei gyflenwyr lai o adnoddau. Bydd y datblygiad hwn yn galluogi Llu Awyr yr Unol Daleithiau i gynhyrchu rhannau cyfansawdd tymheredd uchel mewn dull mwy cost-effeithiol. At hynny, mae rhannau cyfansawdd polymer tymheredd uchel yn cael eu nodweddu gan faint bach a swyddogaethau lluosog. Bydd y canlyniadau ymchwil diweddaraf nid yn unig yn dod â manteision mawr i'r Llu Awyr, ond gall hefyd achosi effaith aflonyddgar i'r diwydiant cyfan.

Mae data profion rhagarweiniol yn dangos y gall y deunydd newydd hwn wrthsefyll tymereddau uchel, ond mae angen profi a gwirio'r deunydd ymhellach cyn iddo gael ei gymhwyso mewn gwirionedd i lwyfan yr Awyrlu.