Militar dos EUA desenvolve método para impressão 3D de polímeros resistentes a altas temperaturas

Recentemente, o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos Estados Unidos, em colaboração com o Centro de Pesquisas Glenn da NASA e a Universidade de Louisville, desenvolveu um método para impressão 3D de polímeros resistentes a altas temperaturas. Os pesquisadores usaram resinas termoendurecíveis de alta temperatura impregnadas com filamentos de fibra de carbono e processos seletivos de sinterização a laser para imprimir com sucesso peças compostas à base de polímero resistentes a altas temperaturas que podem resistir a temperaturas superiores a 300 ° C. Espera-se que sejam utilizados no futuro para altas temperaturas em torno de peças de reposição de motores de turbina ou de escape do motor. área.

As propriedades leves dos compostos à base de polímeros e sua capacidade de resistir a ambientes de alta temperatura podem ajudar a aumentar a gama de aeronaves, reduzindo o consumo de combustível e os custos operacionais, tornando-a atraente para a próxima geração de aplicações de equipamentos da Força Aérea. Essa descoberta revolucionária lançou as bases para atender às necessidades de fabricação de última geração e custo-benefício da Força Aérea.

Em geral, compósitos à base de polímeros incorporam fibras como fibras de vidro em epóxi ou outros materiais de matriz. As fibras incorporadas reforçam a matriz e tornam o material mais robusto.

No processo de impressão em polímero 3D usando um processo de sinterização a laser, a luz laser de alta temperatura é passada através do leito de pó de polímero para formar uma forma pré-projetada de computador. O pó de laser é então usado para moldar a nova camada de pó e esse processo é repetido várias vezes até que a peça 3D seja concluída.

Ao testar resinas poliméricas de alta temperatura, a equipe descobriu que as técnicas de manufatura aditiva imprimiam bem os polímeros, mas quando removiam as partes do leito do pó para o pós-tratamento, os materiais derretiam e não podiam ser usados.

Para resolver este problema e melhor permitir que as moléculas sejam enroladas e moldadas sob o calor do laser, os pesquisadores adicionaram cargas de fibra de carbono ao material de resina para transferir melhor a energia do laser para o substrato. Ao absorver a energia do laser e conduzir o calor, a fibra de carbono fará com que o laser aqueça o material muito mais rapidamente do que usando apenas o polímero.

Os pesquisadores dizem que o processamento de materiais de alta temperatura é muito difícil e caro, e este material é geralmente usado para propósitos específicos de militares, e seus fornecedores têm menos recursos. Esta inovação permitirá à Força Aérea dos EUA fabricar peças compostas de alta temperatura de uma maneira mais econômica. Além disso, peças compostas de polímero de alta temperatura são caracterizadas por tamanho pequeno e múltiplas funções. Os resultados mais recentes da pesquisa não só trarão grandes benefícios para a Força Aérea, como também trarão impacto disruptivo para toda a indústria.

Dados preliminares de testes mostram que esse novo material pode suportar altas temperaturas, mas testes e verificações adicionais do material são necessários antes de serem aplicados na plataforma da Força Aérea.