Новости

Oct 19, 2023

Парадигма

10.03.2023 Дебра Леви Ларсон Недавно было установлено новое оборудование.

10.03.2023

Дебра Леви Ларсон

Недавно в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне было установлено новое оборудование, позволяющее использовать в кампусе новейшие технологии аддитивного производства. В отличие от более известного аддитивного производства пластика или металла, эта машина может печатать большие и легкие конструкционные композиты, подобные тем, которые используются в аэрокосмических конструкциях. Это первый 3D-принтер непрерывного волокна компании Continuous Composites, установленный за пределами компании и в научных кругах.

По словам основателя, профессора инженерного дела Джеффа Баура: «Это композитная технология, меняющая парадигму, поскольку она позволяет создавать конструкции сложной формы, механические свойства которых приближаются к свойствам традиционных аэрокосмических композитов. В настоящее время высокоэффективные композиты изготавливаются путем нанесения смолы». -наполненная ткань или волокна вручную и долгое время готовим их в скороварке, называемой автоклавом.Теперь мы укладываем волокна с помощью робота, быстро затвердеваем, придавая им форму, а затем за короткое время отверждаем их в духовке. ... Благодаря прочности непрерывных волокон мы считаем, что в настоящее время у нас есть самый прочный в мире композит с аддитивной печатью, но предстоит еще много технической работы».

Принтер CF3D создан в результате уникального отраслевого/академического партнерства между UIUC и Continuous Composites, Inc. Баур сказал, что соглашение с Continuous Composites обеспечит его лабораторию некоторыми расходными материалами, технической поддержкой и обновлением оборудования. В ответ он сказал: «Мы предоставим компании бесплатную и открытую обратную связь о нашем опыте работы с оборудованием, чтобы они могли внести улучшения для своих будущих клиентов».

Проработав более 25 лет в ВВС, Баур присоединился к факультету в прошлом году, чтобы возглавить лабораторию обработки композитов и аддитивного производства на факультете аэрокосмической техники. Он также является членом группы автономных систем материалов в Институте Бекмана.

«Я видел появление этой технологии четыре или пять лет назад. Я знал, где мы находимся с точки зрения добавок к полимерам, и мне было ясно, что мы никогда не получим механические свойства, необходимые для успеха, если не будем заниматься очень длительным или непрерывным производством. волокно", - сказал он.

И Baur, и журнал Composite World опросили компании, занимающиеся аддитивным производством, использующие непрерывное углеродное волокно, и пришли к одному и тому же выводу. «Что касается термореактивных композитов, подобных тем, которые используются в большинстве аэрокосмических применений, компания Continuous Composites была впереди всех остальных». В отличие от термопластических композитов, для консолидации которых требуются высокие температуры и давления, термореактивные композиты соединяются друг с другом с помощью химических реакций. Это не только обеспечивает богатую палитру химических возможностей и свойств, но также потребляет меньше энергии и обеспечивает более устойчивое производство на начальном этапе или в начале срока службы аэрокосмической конструкции. Конечно, наибольшее влияние композитов на экологичность оказывает снижение веса транспортных средств, что приводит к меньшему потреблению энергии и снижению выбросов в течение срока службы автомобиля».

Баур привел один пример того, как эта новая технология может также обеспечить устойчивость в «могиле» или в конце срока службы детали. Из-за долговечности большинства термореактивных композитов трудно извлечь дорогое волокно из смоляной матрицы, а затем переработать или использовать его повторно. Например, большие композитные конструкции, такие как лопасти ветряных турбин, имеют срок службы 30 лет, а затем закапываются на свалках. «В рамках недавно получившего награду центра RE-MAT, финансируемого Министерством энергетики и возглавляемого UIUC через Институт Бекмана, исследователи разрабатывают молекулы смолы, которые при правильных условиях могут распаковываться, чтобы волокна можно было восстановить, а смолу можно было переработать, и то и другое. Композит с аддитивной печатью может ускорить оценку и разработку этих новых материалов и обеспечить циклическую экономику для термореактивных композитов.

Помимо торжественного перерезания ленточки, Баур координировал симпозиум, на котором собрались технические лидеры из UIUC, Continuous Composites, Исследовательской лаборатории ВВС, Arkema, Hexcel, Siemens и Comeau.