Bagian Komposit Cetak 3D Mengaktifkan Deteksi Kerusakan Self-Sensing untuk Aerospace & Konstruksi
Brightlands Materials Center (Geleen, Belanda) telah mengembangkan bagian komposit cetak 3D dengan fungsionalitas self-sensing. Self-sensing menciptakan kesempatan untuk memantau struktur kritis di bidang seperti aerospace, konstruksi dan healthcare.
Apa itu Self-Sensing?
Self-sensing adalah kemampuan suatu material untuk bertindak sebagai sensor dan mengumpulkan informasi tentang kondisi sendiri. Komposit matriks polimer yang diperkuat serat karbon sudah terbukti menyediakan kemampuan self-sensing berdasarkan perubahan yang dapat diukur dalam resistansi listrik serat kontinu. Material seperti ini sedang dikembangkan dan divisualisasikan untuk pemantauan kesehatan struktural (SHM) dalam aplikasi pesawat dan konstruksi termasuk jembatan dan gedung.
Tradisionalnya, material komposit self-sensing seperti ini diproduksi menggunakan teknik yang melibatkan banyak tahap, operasi yang lebih kompleks dan peralatan khusus. Brightlands Materials Center menggabungkan self-sensing serat karbon kontinu dengan pembuatan menggunakan manufaktur aditif untuk membuat aplikasi SHM lebih hemat biaya, memungkinkan penggunaan yang lebih luas dan ekspansi ke aplikasi baru.
Pencetakan 3D Serat Terbuka Membuka Horison Baru
Manufaktur aditif memungkinkan penempatan dan orientasi yang sangat presisi serat karbon kontinu. Dengan demikian, mungkin untuk menempatkan serat di lokasi yang dipilih di dalam produk untuk memberikan kekuatan dan kekakuan yang diperlukan di sepanjang jalur beban yang ditentukan, dan membentuk bagian integral dari struktur. Ini berarti serat karbon berada di tempat yang diperlukan untuk bertindak sebagai "sensor" untuk memantau struktur dan banyak serat dapat membentuk serangkaian sensor di seluruh bagian.
Brightlands Materials Center telah membuktikan konsep ini dengan memantau deformasi pada model skala jembatan komposit pejalan kaki dan balok lentur sederhana. Keduanya dicetak dengan printer komposit 3D Anisoprint Composer A4 (Esch-sur-Alzette, Luksemburg). "Kami sangat senang dengan sistem Anisoprint baru kami, karena mereka menawarkan kebebasan yang sangat tinggi dalam pilihan bahan cetak serta kontrol penuh atas penempatan serat," kata Guy Bex, insinyur penelitian di Brightlands Materials Center. Kebebasan dalam penempatan serat juga sangat penting untuk sensing karena serat karbon kontinu harus mengelejat dari bagian untuk membuat koneksi ke perangkat keras elektronik yang digunakan untuk pemantauan.
Hasil Pencetakan 3D yang Lebih Presisi
Karena pencetakan 3D tidak memerlukan alat atau cetakan, ia menawarkan proses satu langkah untuk menghasilkan komposit yang diperkuat serat kontinu dalam bentuk apa pun, mengganti teknik multi-tahap tradisional yang lebih kompleks, memakan waktu dan mahal. Namun, optimisasi proses manufaktur untuk struktur cetak 3D mungkin memerlukan beberapa iterasi. Komposit cetak 3D yang self-sensing dapat mengumpulkan informasi tentang kondisi penggunaan sebenarnya, yang penting untuk fase desain dan prototipe produk baru.
Selama pengujian seperti itu, bagian cetak 3D yang self-sensing mencatat kondisi dan gaya nyata yang dialami dalam pelayanan, yang memberikan desainer dan insinyur pemahaman yang lebih presisi tentang persyaratan sebenarnya yang harus ditahan oleh bagian cetak.
Sensing seperti ini juga dapat memungkinkan bagian bertindak sebagai alat diagnosis. Misalnya, bagian ortosis atau prosesis cetak 3D yang self-sensing dapat memandu pasien dan memberikan informasi yang berharga kepada dokter tentang distribusi stres dan pola gerakan.
Mitra Penelitian
Brightlands Materials Center adalah pusat penelitian independen yang didirikan oleh Organisasi TNO untuk penelitian ilmiah terapan (Den Haag) dan provinsi Limburg. Ia mendukung inovasi industri dengan fokus aplikasi yang kuat dan menawarkan penelitian kontrak terdedikasi dan partisipasi, termasuk roadmap penelitian tentang komposit self-sensing cetak 3D.
Anisoprint adalah penemu anisoprinting—teknologi untuk desain dan produksi struktur komposit optimal melalui depo serat kontinu 3D. Perusahaan memproduksi printer 3D, material (berdasarkan serat karbon dan basal) dan perangkat lunak untuk produksi bagian komposit anisoprint untuk membantu ilmuwan menyelesaikan masalah penelitian dengan cara yang baru dan lebih efektif serta memungkinkan perusahaan manufaktur untuk mengurangi biaya mereka.
