CAMX 2018: Grote veranderingen op komst

3D-printen met thermohardende kunststoffen

CW heeft uitgebreid bericht over 3D-printen van composieten met behulp van thermoplastische harsen. Maar het afgelopen jaar hebben we een groei gezien in het printen metthermohardendharsen. Deze trend lijkt klaar voor verdere groei, met grootschalige thermohardende printtechnologie die door Oak Ridge National Laboratory (ORNL) werd gepresenteerd in de CAMX- en ACE-awardcategorieën. Het grootschalige thermohardende printsysteem THERMOBOT, ontwikkeld in samenwerking met Magnum Venus Products (MVP), heeft een bouwvolume van 16 x 8 x 3,4 ft. Door gebruik te maken van reactieve polymeren die volledig crosslinken tussen de lagen, claimt de THERMOBOT-technologie sterkere geprinte onderdelen te produceren in vergelijking met onderdelen met gedeeltelijk versmolten thermoplastische lagen. De kosten van de grondstoffen worden ook geschat op 50% lager. Alle proeven tot nu toe zijn uitgevoerd met vinylestersystemen van Polynt-Reichhold, op basis van hun Corporate Research and Development Agreement (CRADA) met ORNL.

Door meer materiaal te gebruiken op de plekken waar een constructie de meeste belasting moet dragen, kan met honingraatstructuren met variërende celdiameters en -hoogtes een aanzienlijke gewichtsbesparing worden gerealiseerd, terwijl de stijfheid wordt verhoogd.
BRON: ELiSE (links) en CW.

3D-geprinte mallen herhalen zich opnieuw

Polynt-Reichhold heeft in samenwerking met Cincinnati Inc. en TruDesign (Knoxville, Tennessee, VS) een nieuwe doorbraak in 3D-geprinte composietmatrijzen gedemonstreerd. De innovatie die op CAMX werd getoond, betrof het printen van matrijzen met een roosterstructuur in plaats van een massieve onderstructuur. Dit reduceert de printtijd, het materiaalgebruik en de kosten. Het uiteindelijke oppervlak van de matrijs wordt verkregen door het 3D-geprinte rooster te bespuiten met TD Coat RT, een dikke coating die bij kamertemperatuur uithardt. In deze coating worden vervolgens de uiteindelijke afmetingen en details gefreesd. De coating wordt aangebracht met MVP-spuitapparatuur en is commercieel verkrijgbaar bij TruDesign. De coating hecht het thermohardende oppervlak aan het thermoplastische geprinte substraat, dicht het oppervlak af voor vacuümvorming en compenseert het aanzienlijke verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) tussen de machine- en z-richting van het geprinte composietmateriaal – doorgaans een ABS-composiet versterkt met 20% koolstofvezels. Zonder deze coating zouden temperatuurschommelingen namelijk veranderingen in het matrijsoppervlak kunnen veroorzaken. De hierboven getoonde matrijssegmenten zijn geprint door AES (Akron, OH, VS) met behulp van een BAAM-machine van Cincinnati Inc.

L&L biedt gepultrudeerde structuren voor de automobielindustrie.

L&L Products, Inc. heeft zijnContinue composietsystemen(CCS)Pultrusieprofielen van polyurethaanhars. Deze profielen zijn bedoeld voor toepassingen in de automobielindustrie, zoals dorpels en kreukelzones, en vervangen traditionele metalen constructies die schotten nodig hebben voor de vereiste stijfheid. Ze bieden een laag gewicht – 75% minder dan staal en 30% minder dan aluminium – tegen een economische prijs. De profielen met doorlopende vezels omvatten CCS Set met glasvezel, CCS Hybrid met een aangepaste mix van glas- en koolstofvezel en CCS Extreme met uitsluitend koolstofvezel. Deze composieten kunnen ook worden gecombineerd met de bekende lijmen van L&L als onderdeel van hun continue verwerking, waardoor de productiekosten en levertijd verder worden verlaagd. L&L-lijmen worden ook gebruikt om problemen met geluid, trillingen en ruwheid (NVH) te verminderen. Naast de automobielindustrie zijn CCS-producten ook geschikt voor de afdekking van windturbinebladen, industriële en architectonische toepassingen.

L&L demonstreerde ook hun koppelbehoudisolatie.TRI-sealProducten voor autocarrosserieën van diverse materialen. Het uitzetbare afdichtingsmateriaal is verrijkt met aluminiumoxide.(Al2DE3, of aluminiumoxide) bollenDit materiaal ondersteunt de klemkracht voor koppelbehoud en zorgt tegelijkertijd voor isolatie tussen verschillende materialen om galvanische corrosie te voorkomen en af ​​te dichten tegen indringing van water, lucht en stof. TRI-seal producten kunnen thermisch worden aangebracht voor droge toepassingen of klevend voor drukgevoelige toepassingen en kunnen worden gebruikt bij verbindingen tussen verschillende materialen, bout-/klinknagelverbindingen en scharnieren van deuren, motorkappen en achterkleppen.

Owens Corning produceert filamenten voor 3D-printen.

XSTRAND3D-printfilamenten zijn ontwikkeld met behulp van de door het bedrijf gehakte glasvezels en polyamide 6 (PA 6 nylon) of polypropyleen (PP) polymeer. Waarom glasvezel? "Het print beter, met een betere afwerking en betere eigenschappen dan gehakte koolstofvezel, omdat we een betere oplossing hebben ontwikkeld met vezelcoating die is geoptimaliseerd voor elk type polymeer", legt Jay Yang, productexpert bij Owens Corning, uit. Hij merkt op dat er aanzienlijke productontwikkeling en materiaalselectie nodig waren om een ​​geoptimaliseerd systeem van polymeer, vezels en coating te ontwikkelen. "Dit is geen eenvoudige klus en heeft twee jaar lang veel R&D-werk gekost." Yang zegt dat er meer productvarianten in ontwikkeling zijn, waaronder filamenten die geschikt zijn voor hogere temperaturen en meer speciale polymeren.

Polyesterhars met Tg>250°C

ATSP Innovations (Champaign, IL, VS) is een start-up van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign die Estherm aromatische thermohardende polyester (ATSP) harsen heeft ontwikkeld. Deze nieuwe klasse copolyesters biedt naar verluidt betere prestaties dan een typische polyester of een gemiddelde epoxyhars voor natte laminering.

Het materiaal heeft echter ook een hogere temperatuurbestendigheid (Tg > 250 °C) in vergelijking met polyesters en vinylesters, die respectievelijk maximaal 140 °C en 160 °C halen, en epoxyharsen die hun maximale gebruikstemperatuur bereiken vóór 200 °C. ATSP Innovations meldt dat composieten gemaakt met Estherm dragende constructies mogelijk maken tot een Tg van 285 °C. Dit komt meer overeen met fenolhars (148-260 °C), bismaleïmidehars (200-282 °C) of polyimidehars (260-316 °C). Het bedrijf claimt nog meer voordelen, waaronder een zeer lage vochtopname, oxidatiestabiliteit, gemakkelijke bewerkbaarheid (weinig stof), lage ontvlambaarheid zonder vulstoffen (beperkende zuurstofindex van 40%, wat hoger is dan bij fenolhars) en recyclebaarheid vergelijkbaar met thermoplasten.

Net als de L&L Products LF610 reformeerbare epoxylijm, maakt deze aromatische thermohardende copolyester, wanneer verwerkt in een lijm (merknaam Self-Bond), het mogelijk om te hechten en los te maken, beide met behulp van warmte en druk, en dit kan 50 keer worden herhaald zonder verlies aan sterkte. ATSP Innovations legt uit dat dit mogelijk is dankzij een hechtingsproces in vaste toestand, genaamd Self-Bond.interketen transesterificatiereactieEstherm en Self-Bond zijn naar verluidt kant-en-klare oplossingen die kunnen worden aangepast aan specifieke klantbehoeften en verkrijgbaar zijn in verschillende productvormen. ATSP Innovations heeft onderzoek gepubliceerd over de verwerking van de materialen in composieten en als schuim, evenals tribologische en cryogene coatings. De materialen zijn sinds 2011 in ontwikkeling en ATSP Innovations heeft onlangs een vervolgsubsidie ​​(Fase II) ontvangen voor het door NASA gesponsorde Fase I SBIR-project "Reversible adhesion concept for in-space assembly".

IoT voor vacuümzaktherapie

Ruiz Aerospace (Laval, QC, Canada) heeft ontwikkeldTERVIA HubHet systeem is voorzien van sensoren en internetconnectiviteit, waardoor gegevens van vacuümpoorten die op de hub zijn aangesloten, kunnen worden verzameld en via wifi kunnen worden uitgewisseld met een telefoon, tablet of pc. De sondes meten de atmosferische druk, het vacuüm, de temperatuur en de luchtvochtigheid onder de vacuümzak en communiceren deze gegevens gedurende het uithardingsproces via de TERVIA Hub naar de cloud. Het systeem kan worden gebruikt om geautomatiseerde lektesten uit te voeren op gereedschappen en vacuümzakconfiguraties. Het toont en registreert ook productieparameters gedurende het uithardingsproces. Daarnaast kan het systeem de voortgang van het uithardingsproces weergeven ten opzichte van een geprogrammeerde tijd- en temperatuurregeling en sms-/e-mailmeldingen versturen wanneer aan de uithardingsparameters is voldaan of een drempeltemperatuur is bereikt. Het functioneert in feite als een hotbonder-systeem zonder het warmtetoevoermechanisme. Met een prijs van minder dan $1.000 USD voor de hub, $99 USD voor drie vacuümsondes en een maandelijks abonnement van $39 USD voor de geavanceerde softwarelicentie (er zijn ook gratis en duurdere, aanpasbare opties), is de totale kostprijs aanzienlijk lager.