CAMX 2018: Nadchodzą duże zmiany

Druk 3D z termoutwardzalnych materiałów

CW szeroko pisało o drukowaniu kompozytów 3D z żywic termoplastycznych. Jednak w ciągu ostatniego roku zaobserwowaliśmy wzrost w druku ztermoutwardzalnyżywice. Ten trend wydaje się być gotowy na dalszy wzrost, o czym świadczy prezentacja technologii druku termoutwardzalnego na dużą skalę, zaprezentowana przez Oak Ridge National Laboratory (ORNL) w obszarach nagród CAMX i ACE. Opracowany we współpracy z Magnum Venus Products (MVP), system druku termoutwardzalnego na dużą skalę o nazwie THERMOBOT ma objętość wydruku 16 x 8 x 3,4 stopy. Dzięki zastosowaniu reaktywnych polimerów, które w pełni sieciują między warstwami, technologia THERMOBOT zapewnia wyższą wytrzymałość drukowanych części w porównaniu z tymi z częściowo stopioną warstwą termoplastyczną. Koszt surowca jest również szacowany na 50% niższy. We wszystkich dotychczasowych próbach wykorzystano systemy winyloestrowe firmy Polynt-Reichhold, zgodnie z jej umową CRADA z ORNL.

Umieszczając więcej materiału w miejscach, w których konstrukcja musi wytrzymać większe obciążenie, można uzyskać strukturę plastra miodu o zmiennej średnicy i wysokości komórek, co pozwala uzyskać znaczną redukcję masy przy jednoczesnym zwiększeniu sztywności.
ŹRÓDŁO: ELiSE (po lewej) i CW.

Formy drukowane w technologii 3D są ponownie iterowane

Firma Polynt-Reichhold, we współpracy z Cincinnati Inc. i TruDesign (Knoxville, TN, USA), zaprezentowała kolejny przełom w drukowaniu form kompozytowych w technologii 3D. Postęp zaprezentowany na targach CAMX polegał na drukowaniu form nie z litą podstrukturą, lecz z rdzeniem kratownicowym, co skraca czas druku, redukuje zużycie materiałów i obniża koszty. Rzeczywistą powierzchnię formy uzyskuje się poprzez natryskiwanie drukowanej w technologii 3D kratownicy powłoką TD Coat RT, wysokowytrzymałą powłoką o temperaturze pokojowej, w której obrabiane są ostateczne wymiary i detale. Powłoka ta jest nakładana za pomocą urządzenia natryskowego MVP i jest dostępna w sprzedaży w TruDesign. Co istotne, powłoka ta łączy powierzchnię utwardzaną termoplastycznie z termoplastycznym podłożem drukowanym, uszczelnia powierzchnię, zapewniając integralność próżni, a także kompensuje znaczną różnicę współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE) między kierunkiem maszyny a kierunkiem osi Z drukowanego kompozytu — zazwyczaj ABS wzmocnionego 20% włóknem węglowym. W przeciwnym razie zmiany temperatury mogą spowodować zmiany powierzchni formy. Przedstawione powyżej segmenty formy zostały wydrukowane przez firmę AES (Akron, OH, USA) przy użyciu maszyny BAAM firmy Cincinnati Inc.

Firma L&L oferuje konstrukcje pultrudowane dla branży motoryzacyjnej

Firma L&L Products, Inc. uruchomiłaCiągłe systemy kompozytowe(CCS)pultruzja z użyciem żywicy poliuretanowej. Przeznaczone do zastosowań motoryzacyjnych, takich jak progi boczne i konstrukcje zabezpieczające przed kolizją, zastępują tradycyjne konstrukcje metalowe, które wymagają przegród dla zapewnienia niezbędnej sztywności, oferując lekkość — o 75% mniejszą masę niż stal i o 30% mniejszą niż aluminium — w ekonomicznej cenie. Profile z włókien ciągłych obejmują CCS Set z włókna szklanego, CCS Hybrid z dostosowaną mieszanką włókna szklanego i węglowego oraz CCS Extreme z wykorzystaniem wyłącznie włókna węglowego. Kompozyty te można również łączyć ze znanymi klejami L&L w ramach procesu ciągłego przetwarzania, co dodatkowo obniża koszty produkcji i czas dostawy. Warto zauważyć, że kleje L&L są również stosowane w celu łagodzenia problemów związanych z hałasem, wibracjami i szorstkością (NVH). Poza motoryzacją, produkty CCS są również przeznaczone do produkcji dźwigarów łopat turbin wiatrowych oraz zastosowań przemysłowych i architektonicznych.

L&L zaprezentowało również izolację retencji momentu obrotowegoTRI-uszczelnienieProdukty do karoserii samochodowych z wielomateriałowych materiałów. Materiał uszczelniający o właściwościach ekspandowalnych jest wzbogacony tlenkiem glinu.(Glin2THE3(lub tlenku glinu) kulki, który wspomaga siłę zacisku, zapewniając utrzymanie momentu obrotowego, jednocześnie zapewniając izolację między różnymi materiałami, zapobiegając korozji galwanicznej, oraz uszczelniając przed wnikaniem wody, powietrza i pyłu. Produkty TRI-Seal, zgrzewane termicznie do zastosowań suchych lub klejące do zastosowań wrażliwych na nacisk, mogą być stosowane na stykach różnych materiałów, w połączeniach śrubowych/nitowanych oraz w zawiasach drzwi/maski/klapy bagażnika.

Owens Corning produkuje filamenty do druku 3D

XSTRANDFilamenty do druku 3D zostały opracowane z wykorzystaniem ciętych włókien szklanych firmy oraz poliamidu 6 (nylonu PA 6) lub polimeru polipropylenowego (PP). Dlaczego włókno szklane? „Drukuje się lepiej, zapewnia lepsze wykończenie i ma lepsze właściwości w porównaniu z ciętym włóknem węglowym, ponieważ opracowaliśmy lepsze rozwiązanie, obejmujące włókna o rozmiarach zoptymalizowanych dla każdego rodzaju polimeru” – wyjaśnia Jay Yang, ekspert ds. produktów w Owens Corning. Zauważa, że ​​opracowanie zoptymalizowanego systemu polimerów, włókien i rozmiarów wymagało znacznych prac badawczo-rozwojowych. „To nie jest proste i wymagało intensywnych prac badawczo-rozwojowych przez dwa lata”. Yang mówi, że w przygotowaniu są kolejne warianty produktu, w tym filamenty o wyższej temperaturze i bardziej specjalistycznych polimerach.

Żywica poliestrowa o Tg>250°C

ATSP Innovations (Champaign, IL, USA) to startup z Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign, który opracował aromatyczne żywice poliestrowe termoutwardzalne (ATSP) Estherm. Ta nowa klasa kopoliestrów oferuje wyższą wydajność niż typowy poliester lub przeciętna żywica epoksydowa do laminowania na mokro:

Jednakże, firma chwali się również wyższą odpornością na temperaturę (Tg>250°C) w porównaniu z poliestrami i winyloestrami, których maksymalna temperatura pracy wynosi odpowiednio 140°C i 160°C, oraz epoksydami, które osiągają maksymalną temperaturę pracy przed 200°C. ATSP Innovations informuje, że kompozyty wykonane z Estherm umożliwiają konstrukcje nośne do Tg 285°C. Jest to w rzeczywistości bardziej zgodne z systemami żywic fenolowych (148-260°C), bismaleimidu (200-282°C) lub poliimidowych (260-316°C). Firma twierdzi, że oferuje jeszcze więcej korzyści, w tym bardzo niskie wchłanianie wilgoci, stabilność oksydacyjną, łatwą obróbkę mechaniczną (niskie zapylenie), niską palność bez wypełniaczy (limitowany indeks tlenowy 40%, który jest wyższy niż w przypadku fenoli) oraz możliwość recyklingu porównywalną z tworzywami termoplastycznymi.

W rzeczywistości, podobnie jak w przypadku kleju epoksydowego LF610 firmy L&L Products, który można formować, ten aromatyczny, termoutwardzalny kopoliester, po przekształceniu w klej (zastrzeżony znakiem towarowym Self-Bond), umożliwia łączenie i rozłączanie, za każdym razem pod wpływem ciepła i ciśnienia, co można powtarzać 50 razy bez utraty wytrzymałości. ATSP Innovations wyjaśnia, że ​​jest to możliwe dzięki procesowi łączenia w stanie stałym, zwanemureakcja transestryfikacji międzyłańcuchowejEstherm i Self-Bond to podobno rozwiązania typu „drop-in”, które można dostosować do konkretnych potrzeb klienta i które są dostępne w wielu formach. Firma ATSP Innovations opublikowała badania dotyczące przetwarzania tych materiałów w kompozytach i piankach, a także powłok tribologicznych i kriogenicznych. Materiały te są w fazie rozwoju od 2011 roku, a firma ATSP Innovations otrzymała niedawno II fazę kontynuacji swojego sponsorowanego przez NASA projektu SBIR „Koncepcja odwracalnej adhezji do montażu w kosmosie”.

IoT do utwardzania w workach próżniowych

Ruiz Aerospace (Laval, QC, Kanada) opracowałPiasta TERVIA, wyposażony w czujniki i łączność internetową, co umożliwia zbieranie danych z portów próżniowych podłączonych do koncentratora i wymianę tych danych przez Wi-Fi za pomocą telefonu, tabletu lub komputera. Sondy zbierają ciśnienie atmosferyczne, próżnię, temperaturę i wilgotność pod workiem próżniowym i przesyłają te dane przez cały proces utwardzania do chmury za pośrednictwem koncentratora TERVIA. System może być używany do przeprowadzania zautomatyzowanych testów szczelności narzędzi i konfiguracji worków próżniowych. Wyświetla i rejestruje również parametry produkcyjne przez cały proces utwardzania. System może również wyświetlać postęp utwardzania w stosunku do zaprogramowanego czasu i temperatury oraz wysyłać alarmy SMS/e-mail, gdy parametry utwardzania zostaną osiągnięte lub temperatura progowa zostanie osiągnięta. Zasadniczo działa on jak system łączenia na gorąco bez mechanizmu aplikacji ciepła. Jednak przy cenie poniżej 1000 USD za koncentrator, 99 USD za trzy sondy próżniowe i miesięcznej subskrypcji w wysokości 39 USD za zaawansowaną licencję oprogramowania (dostępne są również bezpłatne i droższe, konfigurowalne opcje), całkowity koszt jest znacznie bardziej przystępny.