La produzione di materiali compositi leggeri ha requisiti elevati nei settori aerospaziale, automobilistico e della difesa.In questi campi, ridurre il peso e garantire robustezza e durata sono fattori chiave per portare a termine l'attività.Tuttavia, questo è un processo molto lungo e costoso.
ExOne è una società di produzione additiva con sede negli Stati Uniti specializzata nel campo della stampa 3D per il getto di metallo e legante di sabbia.ExOne ha ora sviluppato un'alternativa che rende possibile la produzione di complessifibra di carbonio or fibra di vetroparti rinforzate, evitando così l'uso di strumenti costosi per costruire geometrie complesse.Ciò significa che non sono necessari metodi ausiliari come solventi, strumenti di sfiato o scalpelli.
La tecnologia è un processo di purga che utilizza silice solida ma solubile stampata in 3D o nuclei di sabbia ceramica.In base ai requisiti di resistenza specifici, l'agente di spruzzatura solubile in acqua della stampa 3D o Te prima dello strato composito lascia una superficie senza pori, quindi aggiunge materiali compositi sulla superficie mediante tessuto o sovrapposizione.Dopo l'indurimento, il materiale di supporto solubile viene facilmente risciacquato con acqua di rubinetto, lasciando una parte composita cava.E i supporti disciolti possono anche essere riciclati e riutilizzati per la futura stampa 3D.
Rick Lucas, Chief Technology Officer di ExOne, ha dichiarato: “Questo è ciò su cui stiamo lavorando da tempo.Questo è il mercato che vogliamo puntare e perseguire.Abbiamo ingegneri che hanno lavorato nel settore dei compositi e capiscono le persone.C'è una domanda più profonda per lo status quo della produzione di compositi.
Dal 2013, gli ingegneri ExOne hanno scoperto per la prima volta che possono legare silice o sabbia ceramica a un solvente idrosolubile a 180°C.Le difficoltà si concentrano sulla fase di rivestimento e sull'uso della stampa 3D a getto adesivo per ottimizzare il materiale.Lucas ha spiegato: “La sabbia ceramica che usiamo di solito è porosa.Quindi, se spalmi semplicemente il materiale composito su di esso, sterilizzalo in autoclave sotto pressione e calore, quindi solidificalo;poi la resina penetrerà nel materiale composito, non viene più lavata via.Pertanto, dobbiamo applicare uno strato di rivestimento su di esso per evitare che ciò accada.Nell'ultimo anno circa, abbiamo dedicato molto tempo a migliorare i metodi e i processi di rivestimento e a garantire che ai clienti fossero fornite buone opzioni di rivestimento".
Parti finali delle tubazioni realizzate in materiali compositi realizzati con tecnologia idrosolubile
Oggi,questo metodo viene utilizzato per produrre materiali compositi rinforzati con fibra di carbonio e fibra di vetro, inclusi condotti dell'aria per aeromobili, serbatoi a pressione, scudi, pilastri e mandrini, in particolare per progetti che in precedenza non erano adatti alla produzione con la tecnologia tradizionale.Ad esempio, REC, un'azienda che fornisce condotti d'aria per elicotteri pesanti, ha utilizzato lo strumento di lavaggio di ExOne per creare mandrini per condotti d'aria su due elicotteri CH-35K e ha consegnato con successo questi elicotteri al Corpo dei Marines degli Stati Uniti per la dimostrazione.
Fibra di carboniotubi compositi realizzati utilizzando tubi solubili in acqua stampati in 3D
ExOne cerca anche di affrontare un'altra sfida comune incontrata nei tradizionali processi di sterilizzazione in autoclave: l'espansione termica e il suo effetto sulla geometria delle parti.Attraverso il processo di lavaggio, la polvere può essere sostituita per controllare l'espansione e ridurre al minimo la deformazione.Ad esempio, l'elevato coefficiente di dilatazione termica della sabbia silicea può essere adatto per alcuni materiali, ma in altri casi in cui è richiesto un coefficiente di dilatazione termica inferiore, la sabbia ceramica può essere una scelta più adatta.
Attualmente, questa tecnologia viene fornita principalmente su richiesta tramite il centro di adozione di ExOne negli Stati Uniti.Ma la società ha detto che spera di espandere queste funzioni in Europa nel prossimo futuro e potrebbe collaborare con i partner man mano che la domanda cresce.ExOne sta inoltre lavorando sodo per migliorare ulteriormente la soluzione adesiva attraverso la versione di prossima generazione, che fornirà maggiore resistenza, risoluzione più fine e prestazioni di temperatura più elevate.(Fonte: Zhongguancun online)
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Tempo di pubblicazione: 28 settembre 2021