Pós-usinagem de prensagem a quente

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Embora o processo clássico de moldagem por deposição fundida (FDM) tenha vantagens inerentes na fabricação de peças estruturais complexas, os componentes fabricados com essa tecnologia ainda apresentam problemas de resistência insuficiente e baixa resistência ao calor.

Para aumentar a resistência do produto, o uso de materiais leves e reforçados com fibras de alta resistência é um método muito eficaz. Alguns pesquisadores misturaram fibras cortadas em materiais de resina e processaram fios reforçados com fibras para FDM. Embora o processo FDM típico herdado por tais fios reforçados com fibra picada tenha a vantagem de formar componentes geomórficos complexos, seu O aumento da resistência do produto não é muito óbvio e não é capaz de atender aos requisitos de alta resistência que esperávamos . Em comparação com os materiais reforçados com fibra picada, os materiais reforçados com fibra contínua podem aumentar muito a resistência do produto, mas devido à limitação contínua da fibra, o método de moldagem não tem capacidade para formar peças estruturais complexas.

A fim de resolver o problema acima mencionado de moldagem contínua reforçada com fibra, os pesquisadores MY e YK da escola secundária japonesa se especializaram no projeto e fabricação de um novo tipo de bico de extrusão (Figura 1).

Ao contrário do equipamento reforçado com fibra contínua convencional, o bico usa dois dispositivos de alimentação para controlar a alimentação de fio termoplástico reforçado com fibra de carbono contínua e fio de resina adicional. O fio termoplástico reforçado com fibra contínua usado por eles é um fio feito de fibra de carbono envolvida em PA6 com um diâmetro de 0.3 mm, em que o teor de volume de fibra de carbono Vf é controlado a 50%, e o material de resina adicional é náilon 645. A seção transversal da camada impressa pelo bico é mostrada na Fig. 2. A parte inferior da camada única é um material termoplástico reforçado com fibra contínua e a parte superior é um material de resina adicional. Como pode ser visto na figura, o material de resina adicional pode compensar o reforço de fibra. A ravina do material reduz a geração de vazios durante a impressão.

Além disso, MY e YK utilizaram o equipamento desenvolvido por eles para preparar corpos de prova de tração e submetidos a ensaios mecânicos de tração. Os resultados dos testes mostraram que o módulo de elasticidade E das amostras atingiu 53 Gpa, coeficiente de Poisson γ 0.39 e resistência à tração σb 701 MPa.

De acordo com as observações de MY e YK, eles especularam que a existência de poros internos na camada única da peça moldada teve um efeito muito significativo nas propriedades mecânicas do produto, e foi assumido que posteriormente determinaram o processo de tratamento térmico de acordo com a natureza do material para aquecer a amostra. E prensagem a quente para eliminar a porosidade interna. Os resultados mostraram que o tratamento térmico não melhorou significativamente a resistência à tração da amostra (20%), mas a amostra após a prensagem a quente foi duplicada em módulo de elasticidade e resistência à tração em comparação com a amostra não tratada. Os pesquisadores acreditam que o processo de prensagem a quente elimina os poros da monocamada e resulta em um aumento significativo nas propriedades mecânicas do produto.

Referências: Yamawaki, M., & Kouno, Y. (2018). Fabricação e caracterização mecânica de termoplástico contínuo reforçado com fibra de carbono usando uma pré-forma por impressão tridimensional e via moldagem por prensagem a quente. Materiais Compostos Avançados, 27 (2), 209-219. doi: 10.1080 / 09243046.2017.1368840

Link para este artigo: Prensagem a quente pós-tratamento impressão 3D termoplástico reforçado com fibra de carbono contínua

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