Các nhà nghiên cứu Vật Liệu Tổng Hợp in 3D với Ma Trận Nhiệt Điện

Sự khác biệt giữa chất nhiệt rắn và chất dẻo nhiệt là gì? Và tại sao nó lại có ý nghĩa ? 

Thermoset vs Thermoplastic

Vì lợi ích của bài đăng này, tất cả những gì chúng ta cần biết là một chất dẻo nhiệt (chẳng hạn như ABS) khi bị nung nóng, nó sẽ nóng chảy. Và khi nguội đi, nó sẽ cứng lại. Chu trình này có thể được lặp đi lặp lại, và polyme có thể được nấu chảy lại nhiều lần mà không có bất kỳ thay đổi vật lý nào xảy ra đối với vật liệu.

Về cơ bản, một loại nhựa nhiệt rắn sẽ vĩnh viễn trở thành chất rắn khi nó nguội đi. Và hoàn toàn không thể đảo ngược.

Một số ứng dụng CFRP tốt với nhựa nhiệt dẻo. Những người khác, có thể tiếp xúc với phạm vi nhiệt độ cao hơn (không gian vũ trụ), có thể yêu cầu ma trận polyme không bị nóng chảy khi nó nóng lên, vì vậy họ chọn hệ thống CFRP nhiệt rắn. Bình giữ nhiệt cũng có khả năng chống mỏi tốt, điều này cũng hấp dẫn trong các ứng dụng hàng không vũ trụ (và cả đồ thể thao).

Hiện tại, 95% các thành phần CFRP hàng không vũ trụ sử dụng chất tạo sẵn nhiệt rắn… vì vậy bạn có thể thấy rằng có thể có nhu cầu về in nhiệt rắn trên thị trường.

In Nhiệt Liên Tục

Nhóm nghiên cứu từ Trung tâm Vật liệu Composite (CCM) tại Đại học Delaware nhận ra nhu cầu in CFRP nhiệt rắn này và do đó đã phát triển hệ thống in 3D hỗ trợ nhiệt trong mặt phẳng cục bộ (còn gọi là “LITA”). Nó sử dụng một đầu in độc đáo và cánh tay robot tự động. Với hệ thống này, nhóm nghiên cứu có thể hướng các sợi thành hình dạng yêu cầu và hướng dẫn dòng chảy của polyme lỏng bằng cách điều chỉnh nhiệt độ của sợi bằng bộ gia nhiệt Joule. Điều này cho phép nhựa nhiệt rắn chảy và len lỏi vào các rãnh giữa các sợi, trước khi đóng rắn để tạo ra các cấu trúc 3D bền vững và bền nhiệt.

Nhóm đã xuất bản một bài báo về phương pháp của họ, có tiêu đề “Sản xuất phụ gia động lực theo hướng mao dẫn của composite sợi carbon liên tục” sẽ cung cấp cho bạn một số chỉ dẫn về cơ chế hoạt động tại đây.

Theo bài báo về mặt kỹ thuật:

“Khái niệm cơ bản của kỹ thuật LITA dựa trên hiệu ứng mao dẫn liên tục hoặc hiện tượng bấc, được kích hoạt bởi một gradient nhiệt chuyển động dọc theo bề mặt sợi carbon, để tạo điều kiện thuận lợi cho dòng polyme lỏng vào không gian giống như ống giữa các sợi carbon lân cận. Bằng cách đóng rắn nhựa polyme từ bề mặt sợi nung nóng ra không gian xung quanh."

Vật liệu tổng hợp CFRP được chế tạo theo cách truyền thống đòi hỏi nhiều giờ sau khi đóng rắn. Hệ thống LITA không đóng rắn nhanh có kiểm soát, và do đó tiết kiệm năng lượng rất lớn do sử dụng hệ thống này.

Ngoài ra, CFRP truyền thống cho đến nay vẫn bị giới hạn về hình dạng mà quy trình cho phép. Quá trình này, nếu được phát triển thêm, có thể được sử dụng trong hàng không vũ trụ, ô tô, hàng thể thao hoặc bất kỳ ngành nào khác yêu cầu các bộ phận nhẹ, cứng, chống mỏi và không bị chảy trong quá trình hoạt động.

Nguồn: 3dprinting

Data Design Việt Nam

https://datadesign.vn/