Post-mecanizado de prensado en caliente

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Aunque el proceso clásico de moldeo por deposición fundida (FDM) tiene ventajas inherentes en la fabricación de piezas estructurales complejas, los componentes fabricados con esta tecnología todavía tienen problemas de resistencia insuficiente y baja resistencia al calor.

Para aumentar la resistencia del producto, el uso de materiales ligeros reforzados con fibras de alta resistencia es un método muy eficaz. Algunos investigadores han mezclado fibras cortadas en materiales de resina y han procesado alambres reforzados con fibra para FDM. Aunque el proceso típico de FDM heredado por tales alambres reforzados con fibra cortada tiene la ventaja de formar componentes geomórficos complejos, la mejora de la resistencia del producto no es muy obvia y no es capaz de cumplir con los requisitos de alta resistencia que esperábamos. . En comparación con los materiales reforzados con fibra cortada, los materiales reforzados con fibra continua pueden aumentar en gran medida la resistencia del producto, pero debido a la limitación continua de la fibra, el método de moldeo carece de capacidad para formar piezas estructurales complejas.

Para resolver el problema mencionado anteriormente del moldeado continuo reforzado con fibra, los investigadores MY y YK de la escuela secundaria japonesa se especializaron en el diseño y fabricación de un nuevo tipo de boquilla de extrusión (Figura 1).

A diferencia del equipo convencional reforzado con fibra continua, la boquilla utiliza dos dispositivos de alimentación para controlar la alimentación de alambre termoplástico continuo reforzado con fibra de carbono y alambre de resina adicional. El alambre termoplástico reforzado con fibra continua que utilizan es un alambre hecho de fibra de carbono envuelta en PA6 con un diámetro de 0.3 mm, en el que el contenido de volumen de fibra de carbono Vf se controla al 50%, y el material de resina adicional es nailon 645. La sección transversal de la capa impresa por la boquilla se muestra en la Fig. 2. La parte inferior de la capa única es un material termoplástico reforzado con fibra continua, y la parte superior es un material de resina adicional. Como puede verse en la figura, el material de resina adicional puede compensar el refuerzo de fibra. El barranco del material reduce la generación de huecos durante la impresión.

Además, MY e YK utilizaron el equipo desarrollado por ellos para preparar probetas de tracción y someterlas a ensayos mecánicos de tracción. Los resultados de la prueba mostraron que el módulo de elasticidad E de las muestras alcanzó 53 Gpa, la relación de Poisson γ 0.39 y la resistencia a la tracción σb 701 MPa.

Según las observaciones de MY e YK, especulan que la existencia de poros internos en la capa única de la pieza moldeada tiene un efecto muy significativo en las propiedades mecánicas del producto, y se asumió que posteriormente determinaron el proceso de tratamiento térmico. según la naturaleza del material a calentar la muestra. Y prensado en caliente para eliminar la porosidad interna. Los resultados mostraron que el tratamiento térmico no mejoró significativamente la resistencia a la tracción de la muestra (20%), pero la muestra después del prensado en caliente se duplicó en módulo elástico y resistencia a la tracción en comparación con la muestra sin tratar. Los investigadores creen que el proceso de prensado en caliente elimina los poros de la monocapa y da como resultado un aumento tan significativo de las propiedades mecánicas del producto.

Referencias: Yamawaki, M. y Kouno, Y. (2018). Fabricación y caracterización mecánica de termoplástico continuo reforzado con fibra de carbono mediante preforma mediante impresión tridimensional y mediante moldeo en caliente. Materiales compuestos avanzados, 27 (2), 209-219. doi: 10.1080 / 09243046.2017.1368840

Enlace a este artículo: Termoplástico reforzado con fibra de carbono continua de impresión 3D post-tratamiento de prensado en caliente

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