研究者は、連続繊維3D印刷のためのキャピラリー駆動法を紹介します
連続繊維3D印刷の新しい研究は、宇宙を含むさまざまな産業向けに付加的に製造された複合部品の可能性を示しています。学術雑誌に掲載 Matter 、デラウェア大学（米国デラウェア州ニューアーク）の複合材料センター（CCM）の研究者は、最近、ロボット工学とキャピラリーベースの in situ <を組み込んだ、連続繊維3D印刷のラボスケールの方法を導入しました。 / em> 高温熱硬化性樹脂を使用して、高速で付加的に製造された炭素繊維複合部品の熱硬化システム。
「これをワンステップ3D印刷と呼んでいます」と、デラウェア大学の助教授であり、この研究の著者であるKunFu博士は述べています。ローカライズされた面内熱支援（LITA）3D印刷方式と呼ばれるこのシステムは、ロボットアームに取り付けられたオールインワンのプリントヘッドで構成され、スプールからディスペンスされたカーボンファイバー、ガイドバー、液体樹脂ノズル、および電気ヒータ。繊維が部品の表面に配置されると、液体樹脂が繊維に噴霧され、すぐにヒーターが続きます。これは、部品の注入と硬化の両方に役立つとFu氏は説明します。 Fuは、加熱プロセスによって室温の樹脂の粘度が低下し、繊維間の毛細管やチューブ状の隙間に沿って真空を必要とせずに、繊維に注入できるようになると付け加えています。製造する部品のニーズとサイズに応じて、ヒーターの温度を上げたり下げたりして、樹脂の粘度を制御することができます。
この方法は、熱硬化性樹脂による連続繊維のほぼ同時の湿潤と硬化を可能にし、複雑な形状と連続繊維と高温熱硬化性から得られる高い機械的特性を備えた3D複合部品を迅速に製造できる可能性があると報告されています。研究者たちはまた、このシステムが水平および垂直の印刷、および平面または曲面での印刷に使用できることを実証し、システムの柔軟性を高めています。
「これまでのところ、この手法は非常に有望です。そして、私たちの知る限り、このような手法を最初に公開したのは私たちです」とFu氏は言います。フー氏によると、研究者たちはこの技術の特許を取得中です。
さらに、デラウェア大学とパートナーのKAI（ダラス、テキサス、米国）は最近、NASAの宇宙船および着陸船システムの熱保護システム用の連続炭素繊維強化複合部品の製造にLITA3D印刷法を使用するNASAの助成金を受け取りました。フー氏によると、LITA 3D印刷システムは、高温樹脂で印刷できることから選ばれました。
現在、この技術は小規模でしか実証されていません。調査には3K炭素繊維が使用されましたが、Fu氏によると、チームはロボットシステムをスケールアップして、より大きなコンポーネントに幅の広い炭素繊維トウを使用できるように取り組んでいます。研究者たちは現在、テクノロジーのスケールアップとその後の商業化に協力することに関心のある企業を探しています。
Matter にアクセスするには 記事については、www.sciencedirect.com / science / article / pii / S2590238520301818にアクセスしてください。
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