Могут ли самодиагностирующиеся материалы стать будущим 3D-печати?

Что, если бы 3D-печатные материалы могли обнаруживать проблемы до того, как их станет слишком поздно решать? Инженеры из Университета Глазго работают над тем, чтобы сделать это возможным: они создали систему, способную моделировать физику самодиагностирующихся 3D-печатных композитов. Материалы могут определять деформацию, нагрузку и повреждения, используя только силу электрического тока.

Согласно пресс-релизу Университета Глазго, «вплетение тонких нитей углеродных нанотрубок в материалы позволяет им проводить электрический ток, наделяя их способностью отслеживать собственную структурную целостность с помощью явления, называемого пьезорезистивностью». Изменение электрического тока может означать, что материал подвергся деформации или растяжению, и неисправность можно будет устранить.

Используя комбинацию полиэфиримида (PEI) и углеродных нанотрубок, инженеры создали четыре легких решетчатых структуры с помощью FFF-принтера. Решетчатые конструкции (на фото) были протестированы на пьезорезистивное поведение. Оценивались их жесткость, прочность, энергопоглощение и способность к самодиагностике, а затем с помощью сложных компьютерных моделей была создана система, позволяющая предсказать, как материалы будут реагировать на различные нагрузки. Полученные прогнозы были затем подтверждены интенсивным анализом материалов в реальных условиях.

Самодиагностирующиеся материалы имеют большой потенциал в аддитивном производстве. В аэрокосмической и автомобильной промышленности они могут повысить безопасность и улучшить техническое обслуживание, позволяя в режиме реального времени контролировать целостность конструкции самолетов, космических аппаратов и деталей автомобилей.

Если самодиагностирующийся материал будет использоваться в таких конструкциях, как мосты и туннели, он сможет привлечь внимание к проблемам до того, как они приведут к разрушению. Инженеры также утверждают, что полученные результаты имеют «глубокие последствия для умной ортопедии, мониторинга состояния конструкций, датчиков, батарей и для решения других многофункциональных задач». (Источник: 3dnatives.com | Изображение: University of Glasgow)

Как 3D-печать полимером CF‑PEEK улучшает эксплуатацию бурового оборудования

✅ Задача
Производителю необходимо использовать высокоэффективные неметаллические материалы для изготовления корпуса вращающегося трансформатора (резольвера). Этот компонент используется в системе управляемого роторного бурения нефтяных скважин

✅ Решение
• После технической оценки и анализа затрат был выбран высокотемпературный FDM‑принтер IEMAI MAGIC‑HT‑M для печати корпуса резольвера из CF‑PEEK — полимера, армированного углеродным волокном. Материал обладает превосходными механическими и термическими свойствами и высокой химической стойкостью

✅ Результат
• Получен легкий корпус резольвера, обладающий высокой прочностью, термостойкостью и устойчивостью к высоким напряжениям
• По оценке заказчика, 3D‑печать позволит снизить стоимость не менее чем на 50% по сравнению с традиционными методами

+ еще два примера аддитивного производства с применением PEEK