CAMX 2018: Крупные достижения в термореактивной 3D-печати

Термореактивная 3D-печать

CW широко освещала 3D-печать композитов термопластичными смолами. Но за последний год рост печати термореактивными смолами (и непрерывным волокном, см. блоги май и сентябрь 2018). Тренд готов к дальнейшему росту: Large-scale Thermoset Printing от Oak Ridge National Laboratory (ORNL) в зонах CAMX и ACE awards. Разработано в партнерстве с Magnum Venus Products (MVP), система THERMOBOT имеет объем печати 16 × 8 × 3,4 фута. Используя реактивные полимеры, полностью перекрестно-связывающиеся между слоями, THERMOBOT утверждает более высокую прочность печатаемых деталей vs частично сплавленные термопластичные слои. Стоимость сырья оценивается на 50% ниже. Все испытания использовали винилакрилатные системы от Polynt-Reichhold на основе CRADA с ORNL.

Стратегия THERMOBOT — печать клеточатых медовой структуры переменной плотности для высоконагруженных легких конструкций, адаптированных под применение. Результат: быстрая печать более прочных структур с меньшим материалом, временем, энергией и стоимостью. Это может стать самым экономичным способом реализации нагрузко-адаптированных медовой структур (бионический дизайн от Evolutionary Light Structure Engineering — ELiSE, см. блог 2016). MVP проводит план коммерциализации и приветствует запросы.

3D-печатные формы — новая итерация

Polynt-Reichhold в партнерстве с Cincinnati Inc. и TruDesign (Ноксвилл, Теннесси) продемонстрировала новый шаг в 3D-печатных композитных формах. Новшество: печать форм не с твердой подструктурой, а с решетчатым ядром — сокращает время печати, материал и стоимость. Реальная поверхность формы достигается распылением 3D-печатной решетки TD Coat RT — высокослойным покрытием при комнатной температуре, в которое механически вносятся финальные размеры и детали. Покрытие наносится оборудованием MVP для распыления, коммерчески доступно от TruDesign. Особенно: оно связывает термореактивную поверхность с термопластичным печатным субстратом, герметизирует поверхность для вакуумной целостности и компенсирует значительную разницу КТР (CTE) между машинонаправлением и Z-направлением печатного композита (обычно 20% углерод-ABS). Иначе изменение Т вызывает изменения поверхности формы. Сегменты форм на фото напечатаны AES (Акрон, Огайо) на машине Cincinnati BAAM.

L&L предлагает пультрудированные структуры для авто

L&L Products запустила пультрузии Continuous Composite Systems (CCS) на полиуретановой смоле. Направлены на авто: боковые пороги, краш-структуры. Заменяют металл, требующий переборок для жесткости. Легкость: -75% массы vs сталь, -30% vs алюминий — по экономичной цене. Профили: CCS Set (стекло), CCS Hybrid (стекло+углерод), CCS Extreme (только углерод). Могут комбинироваться с известными клеями L&L в непрерывном процессе, снижая затраты и time-to-delivery. Клеи L&L также митигируют NVH (шум, вибрация, жесткость).

Также представлены TRI-seal — удерживающие крутящий момент изоляционные материалы для мультиматериальных кузовов. Расширяющийся герметик с сферами аллюмины (Al₂O₃), поддерживающий зажимную силу для удержания крутящего момента, изоляцию между непохожими материалами (гальваническая коррозия), герметизацию от воды/воздуха/пыли — одновременно. Тепловой клей для сухих применений или липкий для давления. Применяются на интерфейсах непохожих материалов, болтовых/нитевых соединениях, петлях дверей/капотов/багажников.

Owens Corning производит филаменты для 3D-печати

XSTRAND филаменты из рубленого стекловолокна Owens Corning и PA6 (нейлон) или полипропилена (PP). Почему стекло? «Печатает лучше, с лучшей финишной поверхностью и свойствами vs рубленое углеродное волокно, потому что мы спроектировали оптимизированную систему: размер волокна, оптимизированный для каждого типа полимера», — эксперт Owens Corning Джей Ян. Значительная разработка продукта и отбор материалов для оптимизированной системы полимер/волокно/размер. «Это не тривиально, потребовало 2 года R&D». В пайплайне варианты с более высокотемпературными и специальными полимерами.

Полиэфирная смола с Tg > 250 °C

ATSP Innovations (Чампейн, Иллинойс) — стартап из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, разработал Estherm ароматические термореактивные полиэфирные (ATSP) смолы. Новый класс кополиэфиров предлагает более высокую производительность vs типичный полиэфир или средний мокрый эпоксид:

• Прочность на разрыв: 95 МПа
• Модуль упругости: 4,2 ГПа
• Модуль сжатия: 4,9 ГПа
• Прочность на сжатие: 304 МПа

При этом Tg > 250 °C vs полиэфиры (макс 140 °C), винилакрилаты (160 °C), эпоксидки (до 200 °C). Композиты с Estherm работают как несущие структуры до Tg 285 °C. Ближе к феноловым (148–260 °C), бисмалеимидам (200–282 °C), полиимидам (260–316 °C). Заявлены: очень низкое влагопоглощение, оксидационная стабильность, легкая обработка (мало пыли), низкая горючесть без наполнителей (лимитирующий индекс кислорода 40% > феноловых), перерабатываемость как термопластиков.

Аналогично L&L LF610 реформируемому эпоксидному клею, когда ароматический термореактивный кополиэфир формулируется в клей (торговая марка Self-Bond), он позволяет склеивание и расклеивание, каждое с теплом и давлением, повторяемое 50 раз без потери прочности. ATSP объясняет это твердотельному процессу связывания — interchain transesterification reaction. Estherm и Self-Bond — drop-in решения, адаптируемые под клиента, доступны в разных формах. Опубликованы исследования по обработке в композитах, пенах, трибологических и криогенических покрытиях. Материалы в разработке с 2011 г., недавно получена Фаза II от NASA-спонсируемой Фазы I SBIR «Reversible adhesion concept for in-space assembly».

IoT для вакуумного мешка при отверждении

Ruiz Aerospace (Лаваль, Квебек, Канада) разработала TERVIA Hub с датчиками и интернет-соединением, собирающую данные от вакуумных портов, подключенных к хабу, и обменивающуюся ими по WiFi с телефоном/планшетом/ПК. Зонды собирают атмосферное давление, вакуум, температуру, влажность под вакуумным мешком и передают в Облако через TERVIA Hub во время отверждения. Система позволяет автоматические тесты утечки инструментов и вакуумных комплектаций. Отображает и записывает производственные параметры. Показывает прогресс отверждения vs запрограммированный рецепт время/Т, отправляет SMS/email тревоги при достижении параметров или пороговой Т. По сути — горячий бондер без нагревательного механизма. Но стоимость: хаб <$1000, 3 зонда $99, месячная подписка $39 за продвинутый софт (есть бесплатные и кастомные варианты) — суммарно гораздо доступнее.

Следите за дальнейшими блогами о новинках CAMX.