Virginia Tech усиливает композиты в 8 раз!

Давненько мы не говорили про технологии армирования полимеров. На днях мы познакомились с двумя работами в этом направлении. Одна из них была опубликована в ScienceDirect исследователями из RMIT University , University of Southern Queensland, University of Melbourne , University of Sherbrooke и Department of Transport and Main Roads. Ученые рассматривают использование полимерных композитов в гражданской инфраструктуре строительства посредством аддитивного производства. Но об этом поговорим как-нибудь в другой раз.

Вторая работа, о которой мы коротко расскажем, заключается в создании уникальной многоосевой головки для печати деталей, армированных непрерывным углеволокном (CFR), инженерами Virginia Tech.

Чем же может похвастаться их разработка:
1. Напечатанные детали выдерживают в 8.2 раза большую нагрузку, чем с обычными мономатериалами. Композитный материал CCF-PLA показал рекордные свойства вдоль волокна: прочность — 190.76 МПа против 60.31 МПа у чистого PLA, модуль упругости — 9.98 ГПа против 3.01 ГПа у PLA.
2. Надёжная резка/подача волокна (426 операций без сбоев!)
3. Контроль доли волокна в реальном времени (6.51–9.86% в одной детали)
4. Ультракомпактный форм-фактор корпуса головки (угол столкновения 41.6–56.2°)

Что наиболее важно в этом проекте:
— Он открывает путь к печати сверхпрочных деталей для аэрокосмоса, авто и робототехники
— Волокно можно точно ориентировать вдоль 3D-траекторий нагрузки
— Проблема: пока слабое сцепление волокна с матрицей (над этим работают инженеры)
— Необходима разработка ИИ-алгоритмов траекторий под нагрузки
— Необходимо повысить объемную долю волокна (>10%).

Ждёте выводов?
Выводы очевидны: это сложная, но перспективная технология, созданная для производства сложных и высоконагруженных деталей, которые трудно или невозможно изготовить традиционными методами.
Пока коммерциализировать её очень сложно — технология ещё не преодолела множество существенных ограничений.
Но мы видим: всё изменится. Уже скоро и бизнес, и наука начнут применять её гораздо чаще.

Источник вдохновения: https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-025-15749-8

Логика 👂 слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Как защитить DED-детали от кислорода или у тебя кишка тонка?

Слоедел, конечно же, в курсе: кислород – штука для жизни незаменимая, но вот когда речь заходит о рождении деталей в металлической аддитивке, он норовит внести свои, мягко говоря, некорректные коррективы. В L-PBF вопрос решают кардинально – запирают процесс в герметичную камеру, накачивают аргоном или азотом (смотря по металлу), и нет проблем. E-PBF с электронным лучом и вовсе не церемонится: выкачивает воздух до вакуума – кислороду там просто неоткуда взяться.

А вот как быть с технологиями наплавки под общим знаменем DED?

В порошковых вариациях головка – сложный зверь: три потока – инертный газ, порошок, энергия. Газ, вроде как, вытесняет воздух из зоны плавки, не давая кислороду шанса испортить металл. Логично? Логично.

А теперь – проволочная наплавка (Wire DED).

Если она идет в вакууме – опять же, изолированная камера (только размеры уже не кубические, а ого-го). Но если источник энергии – дуга, плазма или лазер на открытом воздухе? Как тут деталь от зловредного O₂ уберечь?

Казалось бы, решение напрашивается само – поставить камеру с инертным газом, как в L-PBF. Ан нет! Экономика тут встает поперек горла. Подавать газ на куб 500 мм – одно дело, а вот заполнить объем в три, а то и больше раза – это уже совсем другие деньги. Невыгодно!

И тут на сцену выходит инженерная смекалка: а зачем гнать газ на весь цех? Надо натянуть "кишку" (тент) прямо на голову! Замкнутое пространство вокруг точки наплавки, контролируемая атмосфера внутри – и вуаля! Так и добиваются уровня кислорода менее 100 ppm O₂, а то и вовсе 20-50 ppm. Элегантно? Безусловно. Логично? Абсолютно.

А что на практике? Смотрим на авангард:
1. Gefertec (WAAM): Тут ставка на высокопрочный двухслойный брезент со смотровыми окошками. Работали с таким – честно? Все время грызло ощущение, что это какая-то полумера. Смотровые окна – слабое место, да и брезент – не фонтан по прозрачности.
2. Procada (L-DED (W) / LWC): А вот тут подход иной – полностью прозрачный тент. И знаете что? Свободы – несоизмеримо больше! Видимость отличная, контроль процесса – на порядок выше.

Коллеги, задумавшим свой DED? Готовьтесь к квестy! Готовых "кишок" на прилавке нет. Придется самому колдовать над формой, раскроем и, главное, подбирать материал. Это не тривиально.

И финальный аккорд – предупреждение:

Не думайте, что "кишка" – вечная. Она деградирует. На нее налипает сажа, порошковая пыль, брызги. Прозрачность падает, материал начинает поглощать излучение (особенно лазер!), нагревается... А дальше – потеря функциональности, а в худшем сценарии – и возгорание не за горами. Ресурс – ключевой параметр.

На фото:
— (a) Gefertec Arc 605 WAAM – гордый одиночка (без тента)
— (b) Gefertec Arc 605 WAAM – в брезентовой "кишке"
— Procada L-DED (W) / LWC – робот в прозрачном "коконе"

Логика 👂 слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗

Годзилла среди песчаных BJ

Похоже, это одна из самых больших отливок, полученных благодаря песчанополимерной технологии BJ от компании Voxeljet. С помощью установки VX9000 были получены огромные литейные формы и выполнено литье на заводе Baettr.

Заказчики из энергетического сектора (компоненты ветряных и гидротурбин), обратите пристальное внимание на выдающуюся технологию!

Логика 👂 слоя
◖ Быть в курсе АП ◗
◖ Прислать новость ◗