El ejército de EE. UU. Desarrolla un método para la impresión 3D de polímeros resistentes a altas temperaturas

Recientemente, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU., En colaboración con el Centro de Investigación Glenn de la NASA y la Universidad de Louisville, ha desarrollado un método para la impresión 3D de polímeros resistentes a altas temperaturas. Los investigadores utilizaron resinas termoendurecibles de alta temperatura impregnadas con filamentos de fibra de carbono y procesos selectivos de sinterización láser para imprimir con éxito piezas compuestas a base de polímeros resistentes a altas temperaturas que pueden soportar temperaturas superiores a 300 ° C. Se espera que se utilicen en el futuro para altas temperaturas alrededor de las piezas de repuesto de los motores de turbina o del escape del motor. zona.

Las propiedades livianas de los materiales compuestos basados en polímeros y su capacidad para soportar ambientes de alta temperatura pueden ayudar a aumentar la gama de aeronaves al tiempo que reducen el consumo de combustible y los costos operativos, haciéndolo atractivo para la próxima generación de aplicaciones de equipos de la Fuerza Aérea. Este descubrimiento disruptivo sentó las bases para satisfacer las necesidades de fabricación rentables de la próxima generación de la Fuerza Aérea.

En general, los compuestos basados en polímeros incorporan fibras tales como fibras de vidrio en epoxi u otros materiales de matriz. Las fibras integradas refuerzan la matriz y hacen que el material sea más robusto.

En el proceso de impresión 3D de polímeros utilizando un proceso de sinterización por láser, la luz láser de alta temperatura pasa a través del lecho de polvo de polímero para formar una forma prediseñada por computadora. El polvo del láser se usa para dar forma a la nueva capa de polvo y este proceso se repite varias veces hasta que se completa la parte 3D.

Al probar resinas poliméricas de alta temperatura, el equipo descubrió que las técnicas de fabricación aditiva imprimían polvos de polímeros bien, pero cuando eliminaban partes del lecho de polvo para el post-tratamiento, los materiales se fundían y no podían usarse.

Para resolver este problema y permitir que las moléculas se enrollen y moldeen con el calor del láser, los investigadores agregaron rellenos de fibra de carbono al material de resina para transferir mejor la energía del láser al sustrato. Al absorber la energía del láser y la conducción de calor, la fibra de carbono hará que el láser caliente el material mucho más rápido que utilizando solo el polímero.

Los investigadores dicen que el procesamiento de materiales a altas temperaturas es muy difícil y costoso, y este material se usa generalmente para fines militares específicos, y sus proveedores tienen menos recursos. Este avance permitirá a la Fuerza Aérea de los EE. UU. Fabricar piezas compuestas de alta temperatura de una manera más rentable. Además, las piezas compuestas de polímero de alta temperatura se caracterizan por su pequeño tamaño y múltiples funciones. Los últimos resultados de investigación no solo traerán grandes beneficios a la Fuerza Aérea, sino que también pueden traer un impacto disruptivo a toda la industria.

Los datos de prueba preliminares muestran que este nuevo material puede soportar altas temperaturas, pero se requieren más pruebas y verificación del material antes de que se aplique realmente a la plataforma de la Fuerza Aérea.