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一种复合材料的直升机部件采用3D打印的聚砜(PSU)模具

在ThermwoodCorporation公司、AppliedCompositeEngineering(简称“ACE”)公司、TechmerPM公司以及美国普渡大学复合材料制造与仿真中心的共同努力下,一种复合材料的直升机部件已在一幅3D打印的聚砜(PSU)模具中被生产出来。

复合材料

    采用TechmerPM公司提供的碳纤维增强材料,该模具在Thermwood公司的大型增材制造(简称“LSAM”)设备上被打印出来。利用该3D打印模具,ACE采用正常的生产工艺,在热压罐中生产出了直升机部件。

    复合材料

    虽然聚砜(PSU)是适合这项应用的理想材料,但这些合作伙伴认为,这是第一次将聚砜(PSU)用于3D打印。由于聚砜(PSU)的加工温度以及需要的扭转力要高于普通聚合物的挤出要求,因此挤出机和LSAM设备上的打印头都得到了特殊设计,以满足超高温、大扭矩的运行要求。

    复合材料

    由于不需要使用除正常模具准备和脱模剂以外的特殊涂料,凭借372℉(约188.9℃)的玻璃化转变温度,这些合作伙伴相信,这种特殊的聚砜(PSU)配方能够在高达350℉(约176.7℃)的温度下加工部件,这一温度对于加工目前大约95%的复合材料部件是足够的。

    这些合作伙伴还需要做一些测试,以确定这种材料在此温度下的适用性和耐久性。他们还计划对聚醚砜(PES)进行评估,因为聚醚砜(PES)可以在更高的温度下进行加工和运行。

    最近,在于美国田纳西州诺克斯维尔举行的AM2017增材制造大会上,这种聚砜(PSU)模具及其生产的部件得到了展示。

    与传统方法的比较

    这项合作的另一有趣之处是,ACE采用传统方法制成了用于同一部件的模具,并在成本和制造时间方面与增材制造的模具进行了比较,结果令人震惊。

    增材制造的材料成本降低了34%,而且所需的生产时间明显更短。增材制造的模具仅需3天便构建完成,而传统方法制造的模具需要8天时间。如果部件较大,还需要在传统模具中增加支撑结构,这又将增加2天时间。相比之下,较大型的增材制造模具不需要支撑结构。

    这项合作的目标是,为高效而可靠地3D打印出生产用的复合材料模具开发相应的材料和工艺,以使3D打印的模具能够在热压罐中的高温下运行。初步结果表明,他们正日益接近这一目标。


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