AFRL en universiteiten pionieren 3D-geprinte koolstofvezel/epoxy composieten voor luchtvaart

De Composites Branch van het Air Force Research Laboratory (AFRL, Dayton, Ohio, VS) heeft samengewerkt met de University of Arkansas, de University of Miami, Louisiana Tech University en de University of Texas at El Paso om additief geproduceerde epoxy/koolstofvezel composieten te ontwikkelen voor gebruik in structurele onderdelen voor lucht- en ruimtevaartuigen.

De polymeren die gebruikt worden voor de geprintte materialen zijn naar bewering dezelfde materialen die al op luchtmacht systemen worden gebruikt, die ontwikkeld zijn voor hoge thermische en milieuduurzaamheid, hoge sterkte en zeer licht gewicht.

In vergelijking met traditionele composieten, stelt AFRL dat het mogelijk is om complexere additief geproduceerde composietonderdelen makkelijker te maken en dat dit proces de noodzaak voor dure en lange uithardingsprocessen elimineert. Additieve productie wordt ook gezegd de logistiek van het produceren, assembleren en repareren van onderdelen te vereenvoudigen, aangezien deze processen in het veld of bij het depot uitgevoerd kunnen worden.

Daarnaast heeft AFRL gezamenlijke projecten opgezet met internationale bondgenoten, waaronder India, om de composiet 3D-print te gebruiken om complexe kernstructuren te maken die, gecombineerd met boven- en onderste vellen, lichte sandwichstructuren creëren met eigenschappen afgestemd op de fysieke krachten die gedragen moeten worden.

De productievrijheid van deze additief geprintte kernen stelt naar bewering de gemakkelijke invoeging van andere materialen zoals metalen bevestigingen en elektrische componenten in, wat assemblage vergemakkelijkt en multifunctionele structuren creëert met ingebouwde sensing, actuatie, berekening of elektrische energie voor next-generation multifunctionele onbemande luchtvaartuigen.

Traditionele sandwichstructuren worden op vliegtuighuiden gebruikt met dezelfde kerngeometrieën over het gehele oppervlak. Additief printen van sandwichstructuren zou naar bewering structuren mogelijk maken die zwaardere krachten kunnen weerstaan waar nodig en lichter blijven waar ze dat niet zijn.

"Het potentieel om snel hoogsterkte composietonderdelen en fixaties voor de strijder te printen, kan een geweldige activa zijn zowel in het veld als voor het versnellen van wapensysteemontwikkeling", zegt dr. Jeffery Baur, leidster van het Composite Performance Research Team.

De resultaten van het werk van het team zullen gepubliceerd worden in een speciale uitgave van het Journal of Experimental Mechanics gewijd aan de Mechanics of Additively Manufactured Materials.