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轻量化复合泡沫塑料3D打印技术助力潜艇探寻更深处!
作者:利来塑料机小编

纽约大学工学院的资料工程师团队研宣布复合泡沫塑料纤维,并获得了可用商用打印机进行3D打印的工艺。图片来历:纽约大学工学院

一个来自纽约大学工学院的资料科学家团队已研宣布第一个用于3D打印复合泡沫塑料的工艺,这种复合资料可用于要求资料密度小但强度高的轿车、飞机和船只制作等范畴。他们的这一打破使制作商们可以打印具有任何杂乱形状一起能在更深处接受应力的组件,所以关于潜艇来说具有特别的运用远景。

复合泡沫塑料是一种混合了数十亿细小中空玻璃或陶瓷球的环氧树脂或塑料树脂复合资料,这一复合资料具有杰出的浮力和强度,广泛用于詹姆斯 卡梅隆(James Cameron)的深海挑战者(Deepsea Challenger)和下一代阿尔文(Alvin)深海探险者等潜艇。

在JOM宣布的两篇论文中,机械和航天工程学院副教授Nikhil Gupta以及他在纽约大学工学院机械工程系复合资料与力学实验室的学生研讨人员,和印度的协作者都陈述说,他们已研宣布复合泡沫塑料纤维并可用商业打印机进行3D打印。

现在,复合泡沫塑料部件是经过注塑成型出产,部件之间有必要运用粘合剂和紧固件才干连接起来,而这使得零部件易损。3D打印也称为增材制作,答应制作商将杂乱的零件(如车壳和内部结构)制成一体,使其愈加强韧。由Gupta的博士生Ashish Kumar Singh领导的研讨小组介绍了他们怎么战胜增材制作进程中的妨碍,例如微球在混合进程中破坏以及微球堵塞打印机喷嘴的趋势。他们还展现了使复合泡沫塑料纤维环保的可收回性。

研讨人员研宣布一般用于制作工业级组件的高密度聚乙烯塑料(HDPE)的纤维,以及由收回粉煤灰制成的微球体(粉煤灰 - 煤炭焚烧发生的抛弃副产品-在组成泡沫塑料中也可以将有毒物质从废物填埋场中排出。

与印度Surathkal Karnataka国家技能研讨院(NIT-K)的搭档一起协作的Gupta说:“咱们的重点是研宣布一种运用商业打印机进行打印的纤维,而不需改动打印机硬件。影响打印进程的参数许多,包含印版资料,温度和印刷速度。探寻出最佳工艺参数是完成高质量打印的要害。”

机械和航空航天工程学副教授Nikhil Gupta(右)的博士生Ashish Kumar Singh(左)陈述了复合泡沫塑料细丝的研讨进展和运用商用打印机进行3D打印的相关工艺。图片来历:纽约大学工学院

最近Gupta与职业协作伙伴协作创建了一种复合泡沫塑料的在线规划东西,他解说道,研讨中运用的空心球形颗粒的直径仅为0.04mm至0.07mm。这种尺度和形状的组合使微球可以流过1.7 mm 的3-D打印机喷嘴,且不会堵塞资料活动。

他解说说,这一进程要求团队在HDPE树脂与易碎中空颗粒混合的进程中使颗粒破碎程度最小化,然后得到低密度纤维。

Singh弥补说:“咱们期望尽可能多的增加空心颗粒以使资料更轻,但颗粒数量的增多意味着将有更多的颗粒会在加工进程中决裂。未破碎的中空颗粒在在细丝制作进程中,或许在之后3-D打印进程中都需求很多的进程操控。

除掉新工艺在制作杂乱组件方面带来的便当,单是经过3-D打印技能出产的资料就具有与注塑成型所出产的资料适当的拉伸强度和密度。

Singh说:“结果表明,3D打印所出产的复合泡沫塑料组件在功能上,与相同资料经过最为常用的传统注塑所出产的组件适当。”

Gupta表明,包含纽约大学工学院的本科研讨员Brooks Saltonstall,NIT-K的Balu Patil和Mrityunjay Doddamani,以及来自德国克劳斯塔尔理工大学的拜访学生尼克拉斯 霍夫曼(Niklas Hoffmann)在内的这一小组,现将专心于优化各种运用的资料功能,例如可以在特定深度运转的水下运载东西。

JOM 期刊登载了:“复合泡沫塑料增材制作第1部分:纤维的研制、功能和循环运用潜力;复合泡沫塑料增材制作第2部分:试样打印和机械功能表征”。


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