Materiały kompozytowe można znaleźć wszędzie, od włókien kevlarowych po podłogi ze sztucznego drewna. Są mocne, stabilne wymiarowo, odporne na zużycie i korozję.
Chociaż kadłuby samolotów są zwykle wykonane z naprzemiennych warstw tkaniny kompozytowej i żywicy epoksydowej, większość jest wykonana z tworzyw termoplastycznych wzmocnionych włóknem węglowym, wypełniaczem szklanym lub proszkiem metalowym. Ostateczna konstrukcja jest bardzo mocna i lekka.
Jednak produkcja tych struktur jest wyzwaniem. Proces ręczny jest czasochłonny i wymaga wielu umiejętności. Dlatego metody zautomatyzowane są bardziej wydajne, ale wymagają dużych inwestycji w złożone i trudne do skalowania maszyny.
W przypadku mniejszych części druk 3D okazał się realną opcją, ale bariery techniczne uniemożliwiły jego szerokie zastosowanie. Jednym z problemów jest to, że dodatki funkcjonalne (cząstki i włókna wzmacniające) aglomerują i osadzają się podczas procesu budowlanego. Ponadto uzyskanie wyrównania włókien w tradycyjnych drukarkach 3D jest prawie niemożliwe.
Zatrzymaj opady
Fortify opracowało drukarkę Flux One 3D, która rozwiązuje problemy związane z drukowaniem części kompozytowych. Startup z Bostonu nazywa swój proces „Digital Composite Manufacturing (DCM)”.
Ben Arnold, wiceprezes ds. rozwoju biznesu w Fortify, powiedział, że najważniejszą z tych technologii jest ciągłe mieszanie kinetyczne (CKM). Dzięki zmieszaniu światłoczułej żywicy polimerowej systemu z dodatkami funkcjonalnymi, ciągłej cyrkulacji i, w niektórych przypadkach, ogrzewaniu powstałej mieszaniny podczas procesu drukowania, można zapobiec aglomeracji i wytrącaniu.
Dodatki te obejmują płatki metalu, włókna węglowe lub włókna ceramiczne oraz środki zmniejszające palność. Każdy dodatek ma idealne właściwości. Bez CKM te cechy byłyby trudne do wykorzystania. Co ważniejsze, te cechy są spójne w całym procesie budowy. Właściwość zaproponowana przez dyrektora generalnego Fortify i współzałożyciela Josha Martina jest nieobecna w wielu projektach drukarek 3D.
Powiedział: „Korzystając z tradycyjnej drukarki 3D, opady mogą wystąpić w ciągu kilku minut, więc fizyczne właściwości dna będą inne w porównaniu z dnem”. Rozwiązaniem jest zwykle użycie najmniejszych możliwych cząstek dodatku, ale to często ogranicza właściwości funkcjonalne drukowanych części. CKM eliminuje to wszystko, otwierając drogę do stosowania cięższych dodatków i wyższych stężeń dodatków, przy jednoczesnym osiągnięciu stałych właściwości materiału. ”
Arnold dodał, że Fortify podjęło również kroki w celu promowania adhezji dodatków do żywicy bazowej. „Robimy to poprzez chemiczną obróbkę dodatków, aby dobrze związały się z żywicą i sprawiły, że reagują magnetycznie w odpowiednich warunkach”.
Zatrzymaj się w czasie
Indukcja magnetyczna to druga część problemu DCM. Tam, gdzie CKM zapewnia równomierny rozkład włókien w całym procesie budowy, technologia Fluxprint firmy Fortify zapewnia selektywne wyrównanie tych włókien, dzięki czemu można je zablokować między warstwami i owinąć wokół ładunku.Łożysko geometria.
Fluxprint osiąga to poprzez wprowadzenie pola magnetycznego w całym obszarze roboczym, zasadniczo utrzymując włókna „w stanie zagrożenia” wystarczająco długo, aby światło UV „zamroziło” je i otaczającą żywicę. Proces ten jest powtarzany w kolejnych warstwach, aby ostatecznie wytworzyć części o podwyższonej wytrzymałości, właściwościach cieplnych lub przewodności elektrycznej w obszarach, w których takie właściwości są wymagane.
Martin powiedział: „To selektywne porównanie ma kilka ekscytujących zastosowań”. „Rozważ użycie drukowanych w 3D wkładek do form wtryskowych z tworzyw sztucznych. Możesz wyrównać włókna, aby zapobiec pękaniu cienkich części, a jeśli chcesz wydrukować całą formę, możesz wzmocnić część wokół prowadnicy, aby poprawić odporność na zużycie.
Martin powiedział: „Z drugiej strony można użyć Fluxprint do programowania odłączanych podpór, które są znacznie łatwiejsze niż te zbudowane przy użyciu tradycyjnej technologii drukowania 3D”.
Przenieść
Od momentu powstania w 2016 roku Fortify wdrożyło wiele systemów testowych. Do końca tego roku planuje rozmieścić kilkanaście sztuk. Dotychczas jego zastosowania obejmują formy wtryskowe i wkładki do tworzyw sztucznych, montaż elektrostatyczny armatura, komponenty sprzętu medycznego oraz autorskie technologie. Ze względu na umowy o zachowaniu poufności Martin nie może swobodnie omawiać tych zastrzeżonych technologii.
Powiedział: „Ponieważ mamy kontrolę na poziomie wokseli w całym procesie budowy i dysponujemy szeroką gamą materiałów o ulepszonych właściwościach elektrycznych i mechanicznych, spodziewamy się, że nasza technologia będzie szeroko stosowana w wielu gałęziach przemysłu”. „Na przykład, jeśli chcesz, aby pewien obszar miał wyższą przewodność cieplną, wystarczy zmienić kierunek włókna. Zauważyliśmy również duże zainteresowanie ze strony firm zajmujących się RF (częstotliwością radiową) i polami mikrofalowymi, a firmy te oczekują, że będą korzystać z naszej technologii w celu uzyskania wymaganych właściwości, a nie tradycyjnej metody montażu części z wielu różnych materiałów”.
Jest jednak pewien haczyk: wyrównanie każdego woksela jest bardzo czasochłonne. Posiadanie takiego poziomu kontroli jest rodzajem „błogosławieństwa i przekleństwa”. „Jednym z najlepszych sposobów jego wykorzystania jest wykorzystanie analizy elementów skończonych i podobnych narzędzi inżynierskich do identyfikacji lokalizacji naprężeń w modelu CAD i wzmocnienia tylko tych obszarów”. Następnie użytkownik może wypełnić margines obrabianego przedmiotu prostymi liniami kreskowania.
Arnold powiedział, że stosując tę metodę, CKM „może zapewnić, że właściwości materiału całej części są spójne, a Fluxprint zapewnia zoptymalizowaną mikrostrukturę tam, gdzie jest najbardziej potrzebna”.
Link do tego artykułu: Dostosowanie dodatków w materiałach kompozytowych może poprawić właściwości części drukowanej 3D
Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！
