AFRL-Forschung bringt 3D-druckbare CF/Epoxid-Verbundwerkstoffe voran

Das Composites Branch Air Force Research Laboratory (AFRL, Dayton, Ohio, USA) hat sich mit der University of Arkansas, der University of Miami, der Louisiana Tech University und der University of Texas in El Paso zusammengetan, um additiv hergestellte Epoxid-/Kohlefaser-Verbundwerkstoffe für Verwendung in Strukturteilen für Luft- und Raumfahrzeuge.

Die für die gedruckten Materialien verwendeten Polymere sollen die gleichen Materialien sein, die bereits auf Air Force-Systemen verwendet werden, die für hohe thermische und Umweltbeständigkeit, hohe Festigkeit und sehr geringes Gewicht entwickelt wurden.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verbundwerkstoffen ist es laut AFRL möglich, komplexe additiv gefertigte Verbundteile einfacher herzustellen und dieses Verfahren macht teure und lange Aushärteprozesse überflüssig. Die additive Fertigung soll auch die Logistik bei der Herstellung, Montage und Reparatur von Teilen vereinfachen, da diese Prozesse vor Ort oder im Depot durchgeführt werden können.

Darüber hinaus hat AFRL gemeinsame Projekte mit internationalen Verbündeten, darunter Indien, gebildet, um mithilfe des 3D-Verbunddrucks komplexe Kernstrukturen herzustellen, die in Kombination mit oberen und unteren Deckschichten leichte Sandwichstrukturen mit auf die erforderlichen physikalischen Kräften zugeschnittenen Eigenschaften erzeugen getragen werden.

Die Fertigungsflexibilität dieser additiv gedruckten Kerne soll das einfache Einsetzen anderer Materialien wie Metallbeschläge und elektrische Komponenten ermöglichen, die Montage erleichtern und multifunktionale Strukturen mit eingebetteter Sensorik, Aktorik, Berechnung oder elektrischer Leistung für multifunktionale unbemannte Fluggeräte der nächsten Generation schaffen.

Bei Flugzeughäuten mit über die gesamte Fläche gleichen Kerngeometrien kommen klassische Sandwichstrukturen zum Einsatz. Berichten zufolge wird das additive Drucken von Sandwichstrukturen Strukturen ermöglichen, die bei Bedarf stärkeren Kräften standhalten und dort leichter bleiben, wo dies nicht der Fall ist.

„Das Potenzial, schnell hochfeste Verbundteile und Halterungen für den Kampfjet zu drucken, könnte sowohl im Feld als auch für die Beschleunigung der Waffensystementwicklung ein enormer Vorteil sein“, sagt Dr. Jeffery Baur, Leiter des Composite Performance Research Teams.

Die Ergebnisse der Teamarbeit werden in einer Sonderausgabe des Journal of Experimental Mechanics . veröffentlicht widmet sich derMechanik additiv hergestellter Materialien.