Tunisia: i ricercatori ottimizzano la stampa 3D della balestra per auto in carbonio PEEK
Gli autori Amir Kessentini, Gulam Mohammed Sayeed Ahmed e Jamel Madiouli hanno svolto ricerche e analisi dopo la stampa 3D di una parte di auto, con le loro scoperte delineate e pubblicate di recente in
Parametri del materiale in PEEK di carbonio stampato in 3D
Utilizzando una molla a balestra in carbonio di un Dodge SUV, i ricercatori sono stati in grado di ottimizzare ulteriormente il design. Solo una componente del sistema di sospensioni di un’automobile, la foglia è una molla di base (spesso chiamata la balestra) utilizzata per smorzare l’azione, il che significa che deve assorbire energia in quanto il sistema di sospensione e l’auto funzionano correttamente.
Studi precedenti sono stati condotti principalmente per esaminare l’energia di deformazione elastica e il rapporto resistenza / peso rispetto ai metalli come l’acciaio. Qui, lo studio mirava a migliorare la progettazione e le prestazioni con l’uso di carbonio PEEK nella stampa 3D, analizzando i requisiti dei parametri come:
Lunghezza
Spessore
Larghezza
Orientamento della fibra
Diametro della fibra
Frazione di volume percentuale del riempimento di fibre
Diverse condizioni di carico
Gli autori hanno deciso di utilizzare il carbonio PEEK per la sua resistenza, eccellente rigidità e stabilità termica. Il materiale è stato migliorato con personalizzazioni tramite fibre di carbonio fuse, consentendo il diametro desiderato in lunghezza, orientamento e altro.
Dopo la stampa 3D della parte, hanno continuato ad analizzare la resistenza a trazione, il modulo, la densità e la forza-peso.
Parametri del materiale in PEEK di carbonio stampato in 3D
“I materiali compositi polimerici a base di polieteri chetonici (PEEK) hanno combinazioni controllate di proprietà ottenibili con la tecnologia FFF (fusione dei filamenti) della stampa 3D in modo tale che sia possibile combinare almeno due diversi materiali convenzionali”, affermano i ricercatori. “I materiali a matrice PEEK svolgono un ruolo fondamentale in molti settori grazie alle loro proprietà chimico-fisiche e al loro peso leggero. Nel settore automobilistico, i compositi PEEK ci consentono di soddisfare la necessità di resistenza e riduzione del peso. I compositi polimerici non sono influenzati dalla corrosione e sono usati come rivestimenti per creare barriere protettive “.
I ricercatori hanno utilizzato una stampante 3D FGO ARGO 500 Roboze su misura per produrre le parti, dotandola di un telaio per evitare vibrazioni eccessive e di raccordi interni cromati.
“La testa dell’estrusore mobile dotata di un riscaldatore a induzione, che posiziona con precisione l’ugello sopra il letto riscaldato fisso, può essere mantenuta a 250 ° C. Le superfici della piattaforma di stampa della macchina sono state elettro-zincate e riscaldate fino a 100 ° C “, hanno spiegato i ricercatori nel loro studio.
Analizzando le parti, hanno scoperto che le fibre di carbonio della foglia si estendevano nei test di trazione, dimostrando anche l’efficacia con “orientamento a fibra zero”. Gli autori hanno anche affermato che sono state rilevate le deflessioni e le sollecitazioni di flessione minime.
“Il carbonio PEEK ha un modulo elastico alto nella direzione di orientamento, resistenza, resistenza alla corrosione, buona resistenza all’usura e proprietà di adesione rispetto all’acciaio convenzionale. Il carbonio PEEK è diventato una scelta appropriata a causa di questi vantaggi per la sospensione della molla a balestra del veicolo Dodge “, hanno concluso i ricercatori.
“La metodologia della superficie di risposta (RSM) e l’analisi della varianza (ANOVA) hanno consentito lo sviluppo di modelli di regressione analitica in grado di prevedere le deflessioni e lo stress da flessione. Questi sono stati convalidati con risultati agli elementi finiti ottenuti con varie combinazioni dei parametri di progettazione. Per quanto riguarda la convalida dei modelli predittivi, i risultati ottenuti per i risultati dell’analisi degli elementi finiti e della regressione hanno mostrato un buon accordo con i risultati FEA. I lavori futuri presenteranno l’analisi dinamica e il suo comportamento della molla a balestra in condizioni di carico dinamico. “
