L’esercito americano sviluppa filamenti multi-polimero per produrre parti extra resistenti su stampanti 3D ad estrusione standard
Ha un nucleo in policarbonato, rivestito in ABS
L’esercito americano ha appena presentato un nuovo tipo di filamento multi-polimero per stampanti 3D per estrusione di materiali desktop di uso comune. Il nuovo materiale potrebbe essere utilizzato per produrre parti critiche con prestazioni più elevate nel momento del bisogno.
Le parti prodotte con le stampanti 3D FFF di base storicamente hanno avuto scarsa resistenza e tenacità, il che ha impedito l’utilizzo di stampanti a prezzi accessibili per fornire componenti militari su richiesta, specialmente in luoghi distribuiti. Il nuovo materiale dell’esercito risolve tali carenze, consentendo potenzialmente ai soldati di utilizzare stampanti a basso costo per creare parti che, una volta sottoposte a poche ore di calore, possono raggiungere proprietà meccaniche abbastanza robuste da resistere ai rigori delle operazioni sul campo.
Questa svolta rappresenta un importante passo avanti per la produzione di spedizioni dell’esercito, ha affermato il dott. Eric D. Wetzel, che guida il team di Compositi emergenti e funge da capo dell’area di ricerca per materiali da soldato presso il laboratorio di ricerca dell’esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento degli Stati Uniti. La ricerca di Wetzel comprende una vasta gamma di soluzioni tecnologiche che potrebbero aumentare la mortalità dei soldati migliorando il modo in cui i combattenti sparano, muovono, comunicano, proteggono e si sostengono.
“L’esercito vorrebbe essere in grado di stampare parti sul campo per semplificare la logistica trasportando file di parti digitali anziché parti fisiche, ma ad oggi le tecnologie per produrre parti ad alta resistenza non sono state pratiche in un contesto di spedizione. Queste stampanti sono troppo grandi, affamate di energia, delicate o disordinate per i principianti e le loro materie prime possono richiedere requisiti di conservazione specializzati. ” Questa tecnologia può consentire all’esercito di utilizzare stampanti semplici e convenienti per produrre componenti di alta qualità.
Secondo la carta, la fabbricazione di filamenti fusi o FFF, è la tecnologia di produzione additiva più comune, ma le parti fabbricate utilizzando FFF mancano di sufficiente integrità meccanica per la maggior parte delle applicazioni di ingegneria. Il team di ricerca ha utilizzato un nuovo processo di assorbimento termico per fabbricare un filamento a doppio materiale comprendente acrilonitrile-butadiene-stirene, noto come ABS, con un nucleo in policarbonato a forma di stella.
Questo filamento a doppio materiale viene quindi utilizzato come materia prima in una stampante FFF convenzionale per creare corpi solidi 3D con una mesostruttura composita con nucleo in ABS / policarbonato. Questo nuovo filamento DM può rivoluzionare la produzione additiva consentendo alle stampanti a basso costo di produrre parti con proprietà meccaniche competitive con la plastica stampata a iniezione, come indicato nella carta.
Negli esperimenti in corso, il gruppo di ricerca dell’esercito sta sperimentando nuovi abbinamenti di materiali, condizioni di stampa e protocolli di ricottura per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche e ridurre i tempi di elaborazione. Il loro obiettivo è ridurre i tempi di ricottura attuali da 24-48 ore a quattro ore o meno.
I ricercatori stanno usando una linea di produzione pilota per produrre maggiori quantità di filamento nei prossimi mesi per fornire campioni di materiale a vari partner di transizione dell’esercito.
“Avere la possibilità di produrre in modo aggiuntivo parti da un polimero ad alta resistenza tramite il processo FFF, a livello di campo, divisione e / o deposito, fornirà sicuramente ai combattenti la capacità di produrre parti temporanee migliori molto più rapidamente – ore rispetto a giorni o settimane – e a costi significativamente più bassi – spesso centesimi rispetto a decine di dollari, ha dichiarato Jeff Wallace, un ingegnere meccanico con il Centro C5ISR dell’esercito presso APG. “Inoltre, i soldati tendono ad improvvisare secondo necessità, trovando spesso le proprie soluzioni progettuali per i problemi che devono affrontare. In quanto tale, offrire loro un materiale polimerico ad alta resistenza che può essere utilizzato nelle stampanti desktop a cui hanno accesso, offre loro l’opportunità di innovare al volo, se necessario per risolvere temporaneamente un numero maggiore di sfide relative alla fornitura e alla progettazione.
Il laboratorio ha depositato numerose domande di brevetto sulla tecnologia ed è già stata concessa una licenza per un aspetto della tecnologia: filamenti trafilati termicamente usando un polimero speciale per l’uso nella produzione di additivi. L’esercito è alla ricerca di ulteriori partner commerciali per accelerare lo sviluppo e la messa in campo di questa tecnologia, che potrebbe garantire un’ampia applicabilità a una vasta gamma di parti termoplastiche prodotte in aggiunta.
