L'armée américaine développe une méthode d'impression 3D de polymères résistants aux hautes températures

Récemment, le US Air Force Research Laboratory, en collaboration avec le NASA Glenn Research Center et l'Université de Louisville, a mis au point une méthode d'impression 3D de polymères résistants aux hautes températures. Les chercheurs ont utilisé des résines thermodurcissables à haute température imprégnées de filaments de fibres de carbone et de procédés de frittage sélectif au laser pour imprimer avec succès des pièces composites à base de polymère résistant aux hautes températures pouvant résister à des températures supérieures à 300 ° C. Ils devraient être utilisés à l'avenir pour les températures élevées autour des pièces de rechange des turbomachines ou des gaz d'échappement des moteurs. région.

Les propriétés légères des composites à base de polymères et leur capacité à résister à des environnements à haute température peuvent aider à augmenter la gamme d'avions tout en réduisant la consommation de carburant et les coûts d'exploitation, rendant attrayante pour la prochaine génération d'équipements. Cette découverte dérangeante a jeté les bases de la satisfaction des besoins de fabrication de la prochaine génération de la Force aérienne, qui sont rentables.

En général, les composites à base de polymère incorporent des fibres telles que des fibres de verre dans de l'époxy ou d'autres matériaux de matrice. Les fibres intégrées renforcent la matrice et rendent le matériau plus robuste.

Dans le processus d'impression 3D de polymère utilisant un processus de frittage laser, de la lumière laser à haute température est passée à travers le lit de poudre de polymère pour former une forme pré-conçue par ordinateur. La poudre laser est ensuite utilisée pour façonner la nouvelle couche de poudre et ce processus est répété plusieurs fois jusqu'à ce que la partie 3D soit terminée.

Lors de tests de résines polymères à haute température, l'équipe a découvert que les techniques de fabrication additive imprimaient bien les poudres de polymères, mais lorsqu'elles retiraient des pièces du lit de poudre pour le post-traitement, les matériaux fondaient et ne pouvaient plus être utilisés.

Pour résoudre ce problème et mieux permettre aux molécules d'être enroulées et façonnées sous la chaleur du laser, les chercheurs ont ajouté des charges de fibres de carbone à la résine pour mieux transférer l'énergie laser au substrat. En absorbant l'énergie du laser et la chaleur conductrice, la fibre de carbone fera chauffer le matériau beaucoup plus rapidement que le polymère seul.

Les chercheurs affirment que le traitement des matériaux à haute température est très difficile et coûteux, et ce matériel est généralement utilisé à des fins militaires, et ses fournisseurs ont moins de ressources. Cette percée permettra à l'US Air Force de fabriquer des pièces composites à haute température de manière plus rentable. De plus, les pièces composites polymères à haute température sont caractérisées par une petite taille et des fonctions multiples. Les derniers résultats de recherche apporteront non seulement de grands avantages à la Force aérienne, mais ils peuvent également avoir des effets perturbateurs sur l'ensemble de l'industrie.

Les données d'essais préliminaires montrent que ce nouveau matériau peut résister à des températures élevées, mais d'autres tests et vérifications du matériau sont nécessaires avant qu'il ne soit réellement appliqué à la plate-forme Air Force.