كامكس 2018: تغييرات كبيرة قادمة

الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام المواد المتصلبة بالحرارة

نشرت مجلة cw تقارير واسعة النطاق حول الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد المركبة باستخدام الراتنجات الحرارية. ولكن خلال العام الماضي، شهدنا نموًا في الطباعة باستخداممادة متصلبة حرارياالراتنجات. يبدو أن هذا التوجه مهيأ لمزيد من النمو، حيث عرض مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) تقنية الطباعة الحرارية واسعة النطاق في مجالات جوائز CAMX وACE. تم تطوير نظام الطباعة الحرارية واسع النطاق المسمى Thermobot بالشراكة مع شركة Magnum Venus Products (MVP)، ويبلغ حجم الطباعة فيه 16 × 8 × 3.4 قدم. باستخدام بوليمرات تفاعلية تتشابك طبقاتها بالكامل، تدّعي تقنية Thermobot إنتاج أجزاء مطبوعة ذات قوة أعلى مقارنةً بتلك التي تحتوي على طبقة بلاستيكية حرارية منصهرة جزئيًا. كما يُقدّر أن تكلفة المواد الخام أقل بنسبة 50%. استخدمت جميع التجارب حتى الآن أنظمة فينيل إستر من شركة Polynt-Reichhold، بناءً على اتفاقية البحث والتطوير المؤسسية (CRADA) مع مختبر أوك ريدج الوطني.

من خلال وضع المزيد من المواد حيث يجب أن يتحمل الهيكل المزيد من الأحمال، يمكن لهيكل قرص العسل ذي الأقطار والارتفاعات المختلفة أن يحقق وفورات كبيرة في الوزن مع زيادة الصلابة.
المصدر: إليز (يسار) و سي دبليو.

تتكرر عملية طباعة القوالب ثلاثية الأبعاد مرة أخرى

عرضت شركة بولينت-رايشولد، بالتعاون مع شركتي سينسيناتي إنك وتروديزاين (نوكسفيل، تينيسي، الولايات المتحدة الأمريكية)، نقلة نوعية أخرى في مجال قوالب المواد المركبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تمثلت هذه النقلة في طباعة القوالب بدون بنية تحتية صلبة، بل بنواة شبكية، مما يقلل من وقت الطباعة والمواد والتكلفة. يتم الحصول على سطح القالب الفعلي برش الشبكة المطبوعة ثلاثية الأبعاد بطبقة TD Coat RT، وهي طبقة سميكة تُطبع في درجة حرارة الغرفة، تُشكل فيها الأبعاد والتفاصيل النهائية آليًا. تُطبق هذه الطبقة باستخدام معدات رش MVP، وهي متوفرة تجاريًا من شركة تروديزاين. والجدير بالذكر أنها تربط سطح المادة المتصلبة حراريًا بالركيزة المطبوعة من البلاستيك الحراري، وتغلق السطح لضمان سلامة الفراغ، كما أنها تعالج الفرق الكبير في معامل التمدد الحراري بين اتجاهي الآلة والمحور Z للمادة المركبة المطبوعة - والتي عادةً ما تكون مادة ABS مقواة بألياف الكربون بنسبة 20%. وإلا، فإن تغيرات درجة الحرارة قد تُسبب تغيرات في سطح القالب. تمت طباعة أجزاء القالب المعروضة أعلاه بواسطة شركة aes (أكرون، أوهايو، الولايات المتحدة) باستخدام آلة baam من شركة سينسيناتي.

تقدم شركة l&l هياكل مصنعة بتقنية السحب بالبثق لقطاع السيارات

أطلقت شركة إل آند إل برودكتسالأنظمة المركبة المستمرة(ccs)تُصنع هذه المواد بتقنية السحب باستخدام راتنج البولي يوريثان، وهي مُصممة لتطبيقات السيارات مثل العتبات الجانبية وهياكل الحماية من الصدمات. تحل هذه المواد محل الهياكل المعدنية التقليدية التي تتطلب حواجز لتحقيق الصلابة اللازمة، إذ تتميز بخفة وزنها - أقل بنسبة 75% من الفولاذ و30% من الألومنيوم - وبسعر اقتصادي. تشمل هذه المواد: CCS Set باستخدام الألياف الزجاجية، وCCS Hybrid باستخدام مزيج مُخصص من الألياف الزجاجية والكربونية، وCCS Extreme باستخدام ألياف الكربون فقط. يمكن أيضًا دمج هذه المواد المركبة مع مواد لاصقة L&L المعروفة كجزء من عملية التصنيع المستمرة، مما يُقلل تكاليف التصنيع ووقت التسليم. تجدر الإشارة إلى أن مواد L&L اللاصقة تُستخدم أيضًا للمساعدة في تخفيف مشاكل الضوضاء والاهتزاز والخشونة. بالإضافة إلى تطبيقات السيارات، تُستخدم منتجات CCS أيضًا في أغطية أذرع شفرات توربينات الرياح، والتطبيقات الصناعية والمعمارية.

كما عرضت شركة L&L نظام عزل الاحتفاظ بعزم الدوران الخاص بهامانع تسرب ثلاثيمنتجات لهياكل السيارات متعددة المواد. مادة مانعة للتسرب قابلة للتمدد معززة بالألومينا(ال2ال3أو كرات أكسيد الألومنيوميدعم هذا المنتج قوة التثبيت للحفاظ على عزم الدوران، مع توفير عزل بين المواد المختلفة لمنع التآكل الجلفاني، بالإضافة إلى منع تسرب الماء والهواء والغبار في آن واحد. ويمكن استخدام منتجات الختم الثلاثي، سواءً كانت ملحومة حراريًا للتطبيقات الجافة أو لاصقة للتطبيقات الحساسة للضغط، عند نقاط التقاء المواد المختلفة، وفي وصلات البراغي/المسامير، ومفصلات الأبواب/أغطية المحرك/بوابات الرفع.

شركة أوينز كورنينج تنتج خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد

إكس ستراندطُوّرت خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام ألياف زجاجية مقطعة من إنتاج الشركة وبوليمر البولي أميد 6 (نايلون PA6) أو بولي بروبيلين (PP). لماذا الألياف الزجاجية؟ يوضح جاي يانغ، خبير منتجات أوينز كورنينج، قائلاً: "إنها تُنتج طباعة أفضل، بلمسة نهائية أرقى، وتتمتع بخصائص أفضل مقارنةً بالألياف الكربونية المقطعة، وذلك لأننا ابتكرنا حلاً أفضل يتضمن تحجيمًا للألياف مُحسَّنًا لكل نوع من أنواع البوليمر". ويشير إلى أن تطوير نظام مُحسَّن من البوليمر والألياف والتحجيم تطلّب تطويرًا كبيرًا للمنتج واختيارًا دقيقًا للمواد. ويضيف: "هذا ليس بالأمر الهيّن، وقد تطلّب الكثير من أعمال البحث والتطوير على مدار عامين". ويقول يانغ إن هناك المزيد من أنواع المنتجات قيد التطوير، بما في ذلك خيوط تستخدم درجات حرارة أعلى وبوليمرات أكثر تخصصًا.

راتنج بوليستر بدرجة حرارة زجاجية (tg) أكبر من 250 درجة مئوية

شركة ATSP Innovations (شامبين، إلينوي، الولايات المتحدة) هي شركة ناشئة تابعة لجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين، وقد طورت راتنجات البوليستر المتصلبة بالحرارة العطرية (ATSP). ويُقدم هذا النوع الجديد من البوليسترات المشتركة أداءً أعلى من البوليستر التقليدي أو راتنجات الإيبوكسي المستخدمة في التشكيل الرطب.

ومع ذلك، يتميز هذا المركب بقدرة تحمل درجات حرارة أعلى (درجة حرارة التحول الزجاجي > 250 درجة مئوية) مقارنةً بالبوليسترات والفينيل إسترات، التي تصل درجة حرارتها القصوى إلى 140 درجة مئوية و160 درجة مئوية على التوالي، والإيبوكسيات التي تصل إلى أقصى درجة حرارة تشغيل قبل 200 درجة مئوية. وتشير شركة ATSP Innovations إلى أن المركبات المصنوعة من مادة estherm تُمكّن من إنشاء هياكل حاملة للأحمال حتى درجة حرارة تحول زجاجي تبلغ 285 درجة مئوية. وهذا في الواقع أقرب إلى أنظمة الراتنجات الفينولية (148-260 درجة مئوية)، أو البزماليميد (200-282 درجة مئوية)، أو البوليميد (260-316 درجة مئوية). وتدّعي الشركة مزايا أخرى، منها امتصاص منخفض جدًا للرطوبة، وثبات ضد الأكسدة، وسهولة التشغيل الآلي (غبار منخفض)، وقابلية اشتعال منخفضة بدون مواد مالئة (مؤشر أكسجين محدود بنسبة 40%، وهو أعلى من الفينول)، وإمكانية إعادة التدوير المشابهة للمواد البلاستيكية الحرارية.

في الواقع، على غرار لاصق الإيبوكسي القابل للتشكيل LF610 من منتجات L&L، عندما يُصاغ هذا البوليستر المشترك العطري المتصلب حراريًا في شكل لاصق (علامة تجارية مسجلة باسم "سيلف بوند")، فإنه يسمح بالربط والفصل، كلٌّ منهما باستخدام الحرارة والضغط، ويمكن تكرار ذلك 50 مرة دون فقدان القوة. وتوضح شركة ATSP Innovations أن هذا ممكن بفضل عملية ربط الحالة الصلبة المسماةتفاعل تبادل الأسترة بين السلاسلتُعدّ كلٌّ من estherm وself-bond حلولًا جاهزة للاستخدام، يُمكن تخصيصها لتلبية احتياجات العملاء المحددة، وهي متوفرة بأشكال منتجات متعددة. وقد نشرت شركة ATSP Innovations أبحاثًا حول معالجة هذه المواد في المواد المركبة والرغوية، بالإضافة إلى الطلاءات الاحتكاكية والطلاءات المبردة. وتخضع هذه المواد للتطوير منذ عام 2011، وقد مُنحت شركة ATSP Innovations مؤخرًا تمويلًا للمرحلة الثانية من مشروعها الأول الممول من وكالة ناسا ضمن برنامج SBIR بعنوان "مفهوم الالتصاق العكسي للتجميع في الفضاء".

تقنية إنترنت الأشياء لمعالجة أكياس التفريغ

قامت شركة رويز للفضاء (لافال، كيبيك، كندا) بتطويرمركز تيرفيامزود بمستشعرات واتصال بالإنترنت، مما يتيح جمع البيانات من منافذ التفريغ المتصلة بالمركز وتبادلها عبر الواي فاي باستخدام الهاتف أو الجهاز اللوحي أو الكمبيوتر. تقوم المجسات بجمع بيانات الضغط الجوي والتفريغ ودرجة الحرارة والرطوبة أسفل كيس التفريغ، وترسل هذه البيانات إلى السحابة عبر مركز تيرفيا طوال فترة المعالجة. يمكن استخدام النظام لإجراء اختبارات آلية لمعدل التسرب على الأدوات وإعدادات أكياس التفريغ. كما يعرض النظام ويسجل معايير التصنيع طوال فترة المعالجة. ويمكنه أيضًا عرض تقدم المعالجة مقارنةً بجدول زمني ودرجة حرارة محددين، وإرسال تنبيهات عبر الرسائل النصية القصيرة/البريد الإلكتروني عند استيفاء معايير المعالجة أو الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة. يعمل النظام بشكل أساسي كنظام ربط حراري بدون آلية تطبيق الحرارة. ومع ذلك، بسعر أقل من 1000 دولار أمريكي للمركز، و99 دولارًا أمريكيًا لثلاثة مجسات تفريغ، واشتراك شهري بقيمة 39 دولارًا أمريكيًا لرخصة البرنامج المتقدم (تتوفر أيضًا خيارات مجانية وأخرى قابلة للتخصيص بأسعار أعلى)، فإن التكلفة الإجمالية الشاملة معقولة للغاية.