Los investigadores presentan un método capilar para la impresión 3D de fibra continua

Una nueva investigación en impresión 3D de fibra continua muestra el potencial de piezas compuestas fabricadas de forma aditiva para una variedad de industrias, incluido el espacio. Publicado en la revista académica Matter , investigadores del Centro de Materiales Compuestos (CCM) de la Universidad de Delaware (Newark, Del., EE. UU.) Presentaron recientemente un método a escala de laboratorio para la impresión 3D de fibra continua que incorpora robótica y un sistema capilar in situ sistema de curado por calor para piezas compuestas de fibra de carbono fabricadas aditivamente de forma rápida utilizando resinas termoendurecibles de alta temperatura.

“Lo llamamos impresión 3D en un solo paso”, dice el Dr. Kun Fu, profesor asistente de la Universidad de Delaware y autor del estudio. El sistema, denominado método de impresión 3D asistida térmica en plano localizado (LITA), comprende un cabezal de impresión todo en uno montado en un brazo robótico que incluye fibra de carbono dispensada desde un carrete, una barra guía, una boquilla de resina líquida y una calentador. A medida que la fibra se coloca sobre la superficie de la pieza, se rocía resina líquida sobre las fibras y es seguida inmediatamente por el calentador, que, explica Fu, ayuda tanto en la infusión como en el curado de la pieza. Fu agrega que el proceso de calentamiento reduce la viscosidad de la resina a temperatura ambiente, lo que ayuda a que se infunda en las fibras sin necesidad de vacío a lo largo de los capilares, o espacios en forma de tubo, entre las fibras. Dependiendo de las necesidades y el tamaño de la pieza que se fabrica, dice Fu, la temperatura del calentador se puede aumentar o reducir para controlar la viscosidad de la resina.

Según se informa, este método permite humedecer y curar casi simultáneamente fibras continuas con resinas termoendurecibles, con potencial para producir rápidamente componentes compuestos 3D con geometrías complejas y las altas propiedades mecánicas que provienen de fibras continuas y termoendurecibles a alta temperatura. Los investigadores también han demostrado que el sistema se puede utilizar para impresión horizontal y vertical, dice Fu, y en superficies planas o curvas, lo que aumenta la flexibilidad del sistema.

"La técnica ha sido muy prometedora hasta ahora", dice Fu, "y hasta donde sabemos, somos los primeros en publicar una técnica como esta". Según Fu, los investigadores están en proceso de obtener una patente para la tecnología.

Además, la Universidad de Delaware y su socio KAI (Dallas, Texas, EE. UU.) Recibieron recientemente una subvención de la NASA para utilizar el método de impresión 3D LITA para la fabricación de componentes compuestos continuos reforzados con fibra de carbono para sistemas de protección térmica en naves espaciales y sistemas de aterrizaje de la NASA. Fu dice que el sistema de impresión 3D LITA fue elegido por su capacidad para imprimir con resinas de alta temperatura.

Actualmente, la tecnología solo se ha demostrado a pequeña escala (se utilizaron fibras de carbono 3K para el estudio), pero Fu dice que el equipo está trabajando para ampliar el sistema robótico para permitir el uso de remolques de fibra de carbono más anchos para componentes más grandes. Actualmente, los investigadores están buscando empresas interesadas en colaborar en la ampliación y posterior comercialización de la tecnología.

Para acceder a la Materia artículo, vaya a www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520301818.