CAMX 2018 Highlight: Kemajuan Besar dalam 3D Printing Termoset

3D Printing Termoset

CW telah melaporkan secara luas tentang 3D printing komposit menggunakan resin termoplastik. Namun selama tahun terakhir, kami telah melihat pertumbuhan dalam pencetakan dengan resin termoset (dan serat berkelanjutan, lihat blog Mei 2018 dan blog September 2018). Tren ini tampak siap untuk pertumbuhan lebih lanjut, dengan Large-scale Thermoset Printing yang ditampilkan oleh Oak Ridge National Laboratory (ORNL) di area CAMX dan ACE awards. Sistem pencetakan termoset skala besar yang disebut THERMOBOT, yang dikembangkan dalam partnerisasi dengan Magnum Venus Products (MVP), memiliki volume build 16 x 8 x 3,4 ft. Dengan menggunakan polimer reaktif yang fully crosslink antara lapisan, teknologi THERMOBOT klaim menghasilkan bagian cetakan yang lebih kuat dibandingkan dengan yang memiliki lapisan termoplastik yang sebagian terfusi. Biaya bahan baku juga diperkirakan 50% lebih rendah. Semua uji coba hingga saat ini telah menggunakan sistem vinylester dari Polynt-Reichhold, berdasarkan Corporate Research and Development Agreement (CRADA) mereka dengan ORNL.

Dengan menempatkan lebih banyak material di mana struktur harus menahan lebih banyak beban, sarang lebah dengan diameter dan tinggi sel yang bervariasi dapat mencapai penghematan bobot yang signifikan sambil meningkatkan kekakuan.
SUMBER: ELiSE (kiri) dan CW.

Salah satu strategi untuk teknologi THERMOBOT (lihat gambar di atas) adalah untuk menghasilkan struktur yang dapat menahan beban tinggi namun ringan dengan mencetak struktur sel sarang lebah variabel densitas yang dapat disesuaikan per aplikasi. Hasilnya adalah pencetakan yang lebih cepat dari struktur yang lebih kuat yang mengonsumsi lebih sedikit material, waktu, energi dan biaya dibandingkan pendekatan saat ini. Ini mungkin juga menawarkan cara yang paling hemat biaya sejauh ini untuk mewujudkan struktur sarang lebah yang disesuaikan beban, pendekatan desain bionik yang diperkenalkan oleh Evolutionary Light Structure Engineering (ELiSE, lihat blog 2016). MVP sedang mengejar rencana komersialisasi dan menyambut pertanyaan.

 

SUMBER: CW

3D Printed Cetakan Diulang Iterasi

Polynt-Reichhold, dalam partnerisasi dengan Cincinnati Inc. dan TruDesign (Knoxville, TN, AS), menampilkan langkah perubahan lainnya dalam cetakan komposit 3D printed. Kemajuan yang ditampilkan di CAMX adalah mencetak cetakan tidak dengan substruktur padat, tetapi dengan inti jenis lattice, yang mengurangi waktu cetak, material dan biaya. Permukaan cetakan aktual dicapai dengan menyemprotkan lattice 3D printed dengan TD Coat RT, coating room temperature tinggi yang dimensi dan detail akhir dipoleskan. Coating ini diterapkan dengan peralatan spray MVP dan tersedia secara komersial dari TruDesign. Secara menarik, coating ini melekatkan permukaan termoset ke substrat termoplastik yang dicetak, melindungi permukaan untuk integritas vakum dan juga menangani perbedaan signifikan dalam koefisien ekspansi termal (CTE) antara arah mesin dan arah z dari komposit yang dicetak — biasanya ABS teredukasi serat karbon 20%. Selain itu, perubahan suhu dapat menyebabkan perubahan pada permukaan cetakan. Segmen cetakan yang ditampilkan di atas dicetak oleh AES (Akron, OH, AS) menggunakan mesin BAAM Cincinnati Inc.

 

SUMBER: CW

L&L menawarkan struktur pultruded untuk otomotif

L&L Products, Inc. telah meluncurkan Continuous Composite Systems (CCS) pultrusions menggunakan resin polyurethane. Ditujukan untuk aplikasi otomotif seperti side sills dan struktur tabrakan, mereka menggantikan struktur logam tradisional yang membutuhkan bulkhead untuk kekakuan yang diperlukan, menawarkan ringan — 75% lebih sedikit massa dari baja dan 30% lebih sedikit dari aluminium — dengan harga ekonomis. Profil serat berkelanjutan meliputi CCS Set menggunakan serat kaca, CCS Hybrid menggunakan campuran khusus serat kaca dan karbon dan CCS Extreme menggunakan hanya serat karbon. Komposit ini juga dapat digabungkan dengan adhesive terkenal L&L sebagai bagian dari pemrosesan berkelanjutan mereka, mengurangi biaya manufaktur dan waktu pengiriman lebih lanjut. Perhatikan bahwa adhesive L&L juga digunakan untuk membantu mengatasi masalah kebisingan, getaran dan kekerasan (NVH). Selain otomotif, produk CCS juga ditargetkan untuk spar cap daun turbin angin, aplikasi industri dan arsitektur.

L&L juga menampilkan produk TRI-seal isolasi retensi torsi mereka untuk badan otomotif multi-material. Material sealant yang dapat diperluas diperkaya dengan bola alumina (Al₂O₃, atau aluminium oksida), yang mendukung gaya klem untuk retensi torsi sambil menyediakan isolasi antara material yang berbeda untuk mencegah korosi galvanis dan mengedap air, udara dan debu, semuanya sekaligus. Entah heat-bonded untuk aplikasi kering atau tacky untuk aplikasi sensitif tekanan, produk TRI-seal dapat digunakan di antarmuka material yang berbeda, pasangan yang di-bolting/riveting dan engkol pintu/hood/lift gate.

 

 

SUMBER: Owens Corning

Owens Corning memproduksi filamen 3D printing

Filamen 3D printing XSTRAND telah dikembangkan menggunakan serat kaca chop dan polimer poliamida 6 (PA 6 nylon) atau polipropilena (PP) milik perusahaan. Mengapa serat kaca? "Dicetak lebih baik, dengan finishing yang lebih baik dan memiliki properti yang lebih baik dibandingkan serat karbon chop karena kami merancang solusi yang lebih baik comprising sizing serat yang dioptimalkan untuk setiap tipe polimer," menjelaskan expert produk Owens Corning Jay Yang. Dia mencatat bahwa pengembangan produk yang signifikan dan pemilihan material diperlukan untuk mengembangkan sistem teroptimasi dari polimer, serat dan sizing. "Ini bukan hal yang sederhana dan membutuhkan banyak pekerjaan R&D selama dua tahun." Yang mengatakan lebih banyak varian produk dalam pipa, termasuk filamen menggunakan polimer suhu tinggi dan lebih spesial.

 

SUMBER: ATSP Innovations.  

Resin poliéster dengan Tg>250°C

ATSP Innovations (Champaign, IL, AS) adalah startup dari University of Illinois at Urbana-Champaign yang telah mengembangkan resin polyester termoset aromatik Estherm (ATSP). Kelas copolyester baru yang dilaporkan ini menawarkan performa yang lebih tinggi daripada polyester tipikal atau resin epoxy layup basah rata-rata:

 Kekuatan tarik 95 MPa  Modulus tarik 4,2 GPa  Modulus tekanan 4,9 GPa  Kekuatan tekanan 304 MPa

Namun ini juga mengeclaim kapasitas suhu yang lebih tinggi (Tg>250°C) dibandingkan polyester dan vinylester, yang maksimum pada 140°C dan 160°C, masing-masing, dan epoxy yang mencapai suhu operasional maksimum sebelum 200°C. ATSP Innovations melaporkan bahwa komposit yang dibuat dengan Estherm memungkinkan struktur yang dapat menahan beban hingga Tg 285°C. Ini sebenarnya lebih sesuai dengan sistem resin fenolik (148-260°C), bismaleimide (200-282°C) atau polyimide (260-316°C). Perusahaan mengklaim manfaat lebih lanjut termasuk penyerapan kelembaban yang sangat rendah, stabilitas oksidatif, kemudahan pemesinan (debu rendah), kebakaran rendah tanpa filler (indeks oksigen limitasi 40%, yang lebih besar dari fenolik) dan kemampuan daur ulang yang mirip dengan termoplastik.

Faktanya, mirip dengan adhesive epoxy reformable L&L Products LF610, ketika copolyester termoset aromatik ini diformulasikan menjadi adhesive (dilabeli Self-Bond), ia memungkinkan bonding dan debonding, masing-masing dengan panas dan tekanan, yang dapat diulang 50 kali tanpa kehilangan kekuatan. ATSP Innovations menjelaskan ini mungkin karena proses bonding padat yang disebut interchain transesterification reaction. Estherm dan Self-Bong reportedly adalah solusi drop-in, yang dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan pelanggan tertentu dan tersedia dalam berbagai bentuk produk. ATSP Innovations telah menerbitkan penelitian tentang pemrosesan material dalam komposit dan sebagai foam, serta coating tribological dan kriogenik. Material telah dalam pengembangan sejak 2011 dan ATSP Innovations baru saja menerima Phase II follow-on dari proyek SBIR Phase I yang disponsori NASA "Reversible adhesion concept for in-space assembly".

 

SUMBER: CW

IoT untuk penyulingan vacuum bag

Ruiz Aerospace (Laval, QC, Kanada) telah mengembangkan TERVIA Hub, yang dilengkapi dengan sensor dan konektivitas internet, yang memungkinkan pengumpulan data dari port vakum yang terhubung ke hub dan pertukaran data tersebut melalui wifi menggunakan ponsel, tablet atau PC. Probe mengumpulkan tekanan atmosfer, vakum, suhu dan kelembaban di bawah vacuum bag dan mengomunikasikan data ini selama penyulingan ke Cloud melalui TERVIA Hub. Sistem dapat digunakan untuk menjalankan tes tingkat kebocoran otomatis pada alat dan setup vacuum bag. Ini juga menampilkan dan mencatat parameter manufaktur selama penyulingan. Sistem juga dapat menampilkan progres penyulingan versus resep waktu dan suhu yang diprogram dan mengirimkan alarm SMS/email saat parameter penyulingan terpenuhi atau suhu ambang tercapai. Ini secara esensial bertindak sebagai sistem hot bonder tanpa mekanisme aplikasi panas. Namun, dengan kurang dari $1.000 USD untuk hub, $99 USD untuk tiga probe vakum dan langganan bulanan $39 USD untuk lisensi perangkat lunak lanjutan (ada juga opsi gratis dan lebih mahal yang dapat disesuaikan), total biaya all-in jauh lebih terjangkau.

Stay tuned untuk lebih banyak blog tentang perkembangan baru yang muncul di CAMX.