Pesquisadores apresentam o método capilar para impressão 3D de fibra contínua

Uma nova pesquisa em impressão 3D de fibra contínua mostra potencial para peças compostas manufaturadas aditivamente para uma variedade de indústrias - incluindo o espaço. Publicado na revista acadêmica Matter , pesquisadores do Centro de Materiais Compostos (CCM) da University of Delaware (Newark, Del., EUA) introduziram recentemente um método em escala de laboratório para impressão 3D de fibra contínua que incorpora robótica e um capilar in situ sistema de cura por calor para peças compostas de fibra de carbono fabricadas aditivamente, usando resinas termofixas de alta temperatura.

“Chamamos isso de impressão 3D em uma etapa”, diz o Dr. Kun Fu, professor assistente da Universidade de Delaware e autor do estudo. Chamado de método de impressão 3D assistida termicamente em plano localizado (LITA), o sistema compreende uma cabeça de impressão tudo-em-um montada em um braço robótico que inclui fibra de carbono dispensada de um carretel, uma barra guia, um bico de resina líquida e um elétrico aquecedor. Conforme a fibra é colocada na superfície da peça, a resina líquida é borrifada nas fibras e imediatamente seguida pelo aquecedor, que, explica Fu, auxilia na infusão e na cura da peça. Fu acrescenta que o processo de aquecimento reduz a viscosidade da resina à temperatura ambiente, ajudando-a a se infundir nas fibras sem a necessidade de vácuo ao longo dos capilares, ou espaços em forma de tubo, entre as fibras. Dependendo das necessidades e do tamanho da peça que está sendo fabricada, Fu diz, a temperatura do aquecedor pode ser aumentada ou reduzida para controlar a viscosidade da resina.

Esse método supostamente permite umedecimento e cura quase simultâneos de fibras contínuas com resinas termofixas, com potencial para produzir rapidamente componentes compostos 3D com geometrias complexas e as altas propriedades mecânicas que vêm de fibras contínuas e termofixos de alta temperatura. Os pesquisadores também demonstraram que o sistema pode ser usado para impressão horizontal e vertical, diz Fu, e em superfícies planas ou curvas, aumentando a flexibilidade do sistema.

“A técnica tem sido muito promissora até agora”, disse Fu, “e, pelo que sabemos, somos os primeiros a publicar uma técnica como esta”. Segundo Fu, os pesquisadores estão em processo de obtenção da patente da tecnologia.

Além disso, a Universidade de Delaware e a parceira KAI (Dallas, Texas, EUA) recentemente receberam uma bolsa da NASA para usar o método de impressão 3D LITA para a fabricação de componentes contínuos de compósitos reforçados com fibra de carbono para sistemas de proteção térmica em naves espaciais e sistemas terrestres da NASA. Fu afirma que o sistema de impressão 3D LITA foi escolhido por sua capacidade de imprimir com resinas de alta temperatura.

Atualmente, a tecnologia só foi demonstrada em pequena escala - fibras de carbono 3K foram usadas para o estudo - mas Fu diz que a equipe está trabalhando para expandir o sistema robótico para permitir o uso de cabos de fibra de carbono mais largos para componentes maiores. Os pesquisadores estão atualmente procurando empresas interessadas em colaborar no aumento de escala e posterior comercialização da tecnologia.

Para acessar o Matéria artigo, vá para www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520301818.