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Des chercheurs présentent une nouvelle méthode LITA d’impression 3D en fibre de carbone – ImpressionEn3D.com

Des chercheurs de l’Université du Delaware combinent des polymères thermodurcissables avec de la fibre de carbone pour créer un composite pour leur nouvelle technique: l’impression 3D assistée thermique dans le plan localisée (LITA). Les fibres de carbone sont stratégiquement positionnées avec des espaces à remplir d’un polymère liquide qui «mèche» dans la structure du matériau. Les polymères peuvent également remplir les fibres s’ils sont suffisamment poreux. Les fibres sont ensuite chauffées, durcissant le polymère liquide et permettant la formation d’une structure imprimée en 3D.

«Le chauffage diminue également la viscosité du polymère, modifie ses propriétés physiques et facilite l’écoulement du polymère. Le chauffage aide également le polymère à mouiller complètement les fibres sans former de vides », l’auteur Lakshmi Supriya, PhD. explique dans son article: «Technologie d’impression 3D LITA rentable pour les composites polymères».

Grâce à la résistance des fibres de carbone, le polymère est amélioré; Cependant, dans la plupart des cas, jusqu’à ce que Supriya et son équipe de recherche créent leur nouvelle technique, les thermoplastiques ont été utilisés car ils fondent facilement lorsqu’ils sont exposés à des températures plus élevées. Cependant, ils ne présentent souvent pas de bonnes propriétés mécaniques – et surtout si les fibres de renforcement ne sont pas continues, ce qui conduit Supriya et l’équipe de recherche à s’attendre à de bien meilleurs résultats avec ce composite, renforcé par des fibres de carbone continues. D’autres composites efficaces utilisés dans l’impression 3D peuvent également s’appuyer sur d’autres charges et fibres métalliques ou des molécules inorganiques. Le but est généralement de fabriquer une pièce plus solide qui soit également légère.

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L’un des aspects les plus avantageux et uniques de l’impression 3D LITA est que, comme le durcissement se produit plus tôt dans le processus, il n’est pas nécessaire plus tard, ce qui signifie de nouvelles économies de temps et d’énergie pour les utilisateurs; en fait, jusqu’à plusieurs heures pourraient être économisées en éliminant cette étape. Le processus est globalement plus rapide également, tout en offrant «fiabilité et répétabilité dans la création de formes complexes».

La robotique est également utilisée ici dans un système composé d’une tête d’impression qui contient des fibres de carbone, un radiateur Joule et distribue de la résine. Un bras robotique est responsable de tous les mouvements de la tête d’impression, travaillant sur des substrats ou dans l’espace libre. Les chercheurs ont imprimé en 3D une variété d’échantillons au cours de l’étude, pour inclure un substrat 2D, une étoile 3D et une impression conforme sur une tige cylindrique. En fin de compte, ils ont déclaré avoir eu le meilleur succès en termes de résistance à la traction avec des fibres de carbone de qualité industrielle et de l’époxy liquide.

Ces matériaux et la nouvelle technique peuvent s’avérer prometteurs dans des applications dans des infrastructures telles que la construction de ponts, ainsi que dans l’aéronautique dans la création de pièces pour avions. Les chercheurs s’attendent à ce que cette nouvelle technique réduise également la main-d’œuvre, l’outillage et les coûts associés aux défauts.

Alors que la majorité des processus d’impression 3D en fibre de carbone sur le marché reposent sur des thermoplastiques, LITA n’est pas la première technologie à combiner des thermodurcissables avec un renforcement continu en fibre de carbone. En particulier, Continuous Composites utilise un bras robotique à sept axes pour durcir une résine thermodurcissable lors de l’impression.

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[Source / Images: “Cost Efficient LITA 3D Printing Technology for Polymer Composites” ; AZO Materials]

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