美國(guó)Thermwood公司、應(yīng)用復(fù)合材料工程公司(ACE)、Techmer PM公司和普渡大學(xué)復(fù)合材料制造及模擬中心共同合作生產(chǎn)了直升機(jī)復(fù)合材料部件,部件生產(chǎn)采用了通過3D打印出來(lái)的聚砜(PSU)模。
聚砜(PSU)模及其成型部件在最近的田納西AM2017增材制造大會(huì)上展示,據(jù)Thermwood公司最近的一篇博文,盡管聚砜自身的性能對(duì)于該應(yīng)用而言是理想的產(chǎn)品,但參與者認(rèn)為這是聚砜第一次被用于3D打印,比起普通的聚合物擠出,它需要更高的溫度以及扭矩等級(jí)。
模具的打印采用了Techmer提供的碳纖維增強(qiáng)材料,并且模具在Thermwood公司的大型增材制造(LSAM)設(shè)備上進(jìn)行了修整。Thermwood大型增材制造設(shè)備上的擠出設(shè)施和打印頭都是為超高溫及高扭矩作業(yè)專門設(shè)計(jì)的。應(yīng)用復(fù)合材料工程公司則通過常規(guī)技術(shù)在熱壓罐中通過模具生產(chǎn)了部件。
該元件為Chinook直升機(jī)接油盤,元件的成型在275 F及90 PSI的條件下通過熱壓罐進(jìn)行。打印??蓪?shí)現(xiàn)真空條件,無(wú)需進(jìn)行專門的噴涂,也無(wú)需像普通模那樣進(jìn)行預(yù)浸或脫模。模具的玻璃化溫度高達(dá)372 F,大家認(rèn)為該聚砜模能夠?qū)崿F(xiàn)加工在高達(dá)350 F環(huán)境下的部件,該溫度值足夠加工目前95%左右的復(fù)合材料部件。其它更多的測(cè)試還會(huì)被進(jìn)行,從而確保材料的適用性及耐久性。他們還計(jì)劃評(píng)估制造聚醚砜(PES)模具,聚醚砜可在更高的溫度下加工和作業(yè)。
Thermwood表示,其增材制造的成本減少了34%,勞動(dòng)時(shí)間減少69%。通過增材模具所需的生產(chǎn)時(shí)間為3天,而通過傳統(tǒng)模具生產(chǎn)則需要8天時(shí)間。如果部件較大,則常規(guī)模具還需配備支撐結(jié)構(gòu),這會(huì)增加兩天或更多的工期。而增材模具無(wú)需要支撐結(jié)構(gòu)。
本次合作的目標(biāo)是為3D打印復(fù)合材料生產(chǎn)模具開發(fā)有效及可靠的材料和工藝,使3D打印復(fù)合材料生產(chǎn)模具能在熱壓罐的高溫環(huán)境中作業(yè)。這些首次成功的結(jié)果表明,目前已經(jīng)非常接近這個(gè)目標(biāo)。