In-situ habképzéssel előállított biopolimer kompozitok additív gyártástechnológiája
Az extrúzió alapú (MEX) additív gyártástechológiákkal, például a Fused Deposition Modeling (FDM) additív gyártástechnológiával előállított alkatrészek belső szerkezete miatt általában szendvicsszerkezetekről beszélhetünk. A testek néhány milliméter vastag falakkal határoltak, a belső mag pedig a legtöbb esetben rácsos szerkezetű. Az extrúziós additív gyártástechnológiák egyik hátránya hosszú ideig az volt, hogy kezdetben nem lehetett anyagokat kombinálni, vagy egyszerre több színt felhasználni vele. A technológia fejlődésével ma már elérhetőek olyan 3D nyomtatók, amik egy tárgyon belül akár 4-5 anyag felhasználásra is képesek. A több anyag együttes felhasználása új lehetőségeket nyit az alkatrésztervezésben: például a nyomtatott tárgyak egy része lehet rugalmas anyagból, míg más helyeken könnyített habos, vagy erősített kompozit anyagok kerülhetnek felhasználásra.
Mivel az additív gyártással előállított szendvicsszerkezetek új technológiát képviselnek, így még kevés kutatás foglalkozott ezzel a témával. Az additív gyártással előállított, akár komplex geometriával rendelkező szendvicsszerkezetek egyik fő felhasználási területe a repülő és védelmi ipar lehet. Chun Lu és társai 8 mm vastag 3D nyomtatott rácsos maggal és ennek két oldalára ragasztott, 0,6 mm vastag szénszál-epoxi kompozit lapokkal alakítottak ki szendvics szerkezeteket, melyekkel az ideális 3D nyomtatott magszerkezetet vizsgálták [1]. A kísérlet tekinthető a több anyagos 3D nyomtatás előzményének, azonban ma már ez akár egy lépésben is legyártható. Korábban Dileep Bonthu és társai egy két nyomtatófejjel rendelkező FDM berendezéssel gyártottak HDPE alapanyag felhasználásával olyan szendvics szerkezeteket, amelyben a 6 mm vastag habosított HDPE maganyagot 1-1 mm-es HDPE héj fogta közre. A kísérlet eredményeképpen olyan szendvics szerkezetet kaptak, amelynek előállításához semmilyen ragasztóanyag vagy utólagos megmunkálás nem volt szükséges [2]. Az alapanyagok és a technológia fejlődésének üteme megmutatja, hogy a bíztató eredmények ellenére a technológiában rejlő lehetőségek még közel sincsenek kihasználva.
TDK dolgozatom célja az volt, hogy vizsgáljam a különböző száltartalmú rövid szállal erősített PLA alapanyagok, valamint az in-situ habosodó PLA alapanyag társításának lehetőségeit. Az alapanyagok kiválasztását követően ezekből több komponensű, de egy lépésben 3D nyomtatott szendvicsszerkezeteket gyártottam, majd vizsgáltam ezek ütésállóságát és energiaelnyelő képességét.
Irodalom:
[1] Chun Lu, Mingxue Qi, Shaiful Islam, Ping Chen, Shuangshen Gao, Yanrong Xu, Xiangdong Yang: Mechanical Preformance of 3D-Printing Plastic Honeycomb Sandwich Structure int.: International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, vol. 5. No. 1, pp. 47-54, January 2018/47
[2] Dileep Bonthu, H.S. Bharath, Suhasini Gururaja, Pavana Prabhakar, Mrityujay Doddamani: 3D printing of sytactic foam cored sandwich composite int Composites Part C, Open Access 3 (2020) 100068, https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100068
szerző
-
Lukács Norbert
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Tóth Csenge
Doktorandusz, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Kovács Norbert Krisztián
adjunktus, Polimertechnika Tanszék
