AFRL collabora con FSU per sviluppare la stampa 3D di sensori ceramici rinforzati
La tecnologia della ceramica rinforzata La stampa 3D dei sensori utilizza un nuovo polimero liquido in una stampante 3D in grado di erogare polimero pre-ceramico, che viene quindi pirolizzato per formare la ceramica.
La dott.ssa Amanda Schrand, della direzione delle Munizioni dell’AFRL, e la dott.ssa Cheryl Xu (allora professore associato presso la Florida State University, ora con sede presso la North Carolina State University) collaborano dal 2016. La loro ricerca si è concentrata su varie soluzioni di materiali per sensori ad alta temperatura e diagnostica. Il team era composto da molti collaboratori che stavano valutando le lacune nella tecnologia di stampa 3D. La stampa su ceramica si è rivelata una lacuna dei materiali naturali e si è inserita anche nel loro argomento sulla sopravvivenza per gli ambienti della difesa.
“Questo è un grande miglioramento del materiale in polvere usato nella stampa 3D”, ha detto il dott. Xu. “Il polimero liquido si presta a molti usi diversi e più avanzati. La stampa 3D di precursori di polimeri liquidi consente la creazione di forme complesse e architetture cellulari a nido d’ape. Esempi di interesse includono e non si limitano a sistemi di propulsione o protezione termica, bordi di veicoli ipersonici, metastrutture meccaniche leggere, sistemi microelettromeccanici, ecc. “
“L’aspetto più sorprendente della tecnologia è che una stampante commerciale economica può essere adattata per la stampa di materiali personalizzati”, ha aggiunto il Dr. Schrand.
L’Air Force Research Laboratory ha completato un accordo di licenza esclusiva di proprietà congiunta con la Florida State University. Questo accordo autorizzava i diritti commerciali di Air Force a favore di FSU in cambio di una percentuale dei canoni e consentiva a FSU di eseguire accordi di licenza completamente esclusivi con le parti interessate. AFRL ha quindi collaborato con FSU e TechLink (un intermediario di partnership DOD) per aiutare a commercializzare questa tecnologia che è stata infine concessa in licenza a Todd Huber, CEO di Nahsai, LLC, una piccola impresa di proprietà di veterani con disabilità nel servizio.
Nahsai ha contattato Techlink, che ha facilitato le discussioni con gli inventori e gli uffici di trasferimento tecnologico AFRL. Nel caso di questo brevetto, è detenuto congiuntamente da FSU, quindi Nahsai si è impegnata con entrambe le organizzazioni per i diritti di licenza esclusivi.
“Questa tecnologia ci consente di produrre in modo additivo compositi ceramici [stampa 3D] con riempitivi su nanoscala come i nanotubi di carbonio e lo fa in modo da preservare molti dei principali vantaggi di personalizzazione delle proprietà della ceramica che provengono dai polimeri, ha affermato Huber.
“La tecnologia sfrutta le stampanti 3D di livello professionale ma le modifica con strumenti open source e alcune parti uniche che possono essere stampate su misura con la stampante stessa. Un aspetto chiave è anche l’uso della luce ultravioletta ad alta intensità per polimerizzare il materiale man mano che il sistema forma ogni strato di un prodotto “.
“L’aspetto più sorprendente della tecnologia è stato il ponte che forma verso altre tecnologie leader”, ha affermato Huber. “Ad esempio, la capacità di formare costantemente caratteristiche molto piccole e precise con una famiglia di materiali ceramici compatibili, ci consente ora di esplorare una serie di progetti metamateriali che potrebbero risolvere vere sfide nel rilevamento di ambienti estremi.”
Nahsai è ora in grado di offrire un ampio spettro di soluzioni materiali con un’enfasi sul ritmo. Comprendono che i clienti commerciali e della difesa sono sempre più sfidati a soddisfare le aspettative del programma. La produzione additiva offre opportunità per catturare il valore dei materiali, ma con soluzioni personalizzate per formare e consegnare in tempi estremamente brevi.
I materiali utilizzati a Nahsai possono sopravvivere oltre 3.000 gradi e 40.000 psi con la capacità di personalizzare le loro proprietà termiche, elettriche e meccaniche. Possono formare qualsiasi cosa, dalle tenute termiche flessibili all’antenna conforme o ai sensori di pressione wireless integrati. Nahsai sta lavorando per aiutare a risolvere le applicazioni target in energia ultra efficiente, mobilità ad alte prestazioni e rilevamento ipersonico. Nahsai sta ancora testando i limiti di ciò che può essere fatto con questo nuovo prodotto ed è entusiasta delle opportunità che rappresenta.
