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Peças de fibras avançadas impressas com tecnologia sônica

[Imagem: Matt Sutton/Tom Llewellyn-Jones/Bruce Drinkwater]

A impressão 3-D chegou aos composites

 

Tecnologia sônica

A impressão 3-D chegou aos materiais avançados, ou composites, usados em aplicações que vão de instrumentos esportivos a carenagens de aviões e carros de corrida. Tom Llewellyn-Jones, da Universidade de Bristol, no Reino Unido, desenvolveu uma nova tecnologia sônica para lidar com as fibras especiais que dão reforço aos compósitos.

Ondas ultrassônicas são usadas para posicionar cuidadosamente as milhões de microfibras de vidro, carbono e outros materiais que dão resistência a esses materiais avançados. O posicionamento é feito durante o processo de impressão 3D. Em seguida, a estrutura é endurecida usando um feixe de laser, que cura localmente a resina epóxi na qual as fibras são distribuídas e, em seguida, imprime o objeto.

Fabricação aditiva de composites

Para tornar o equipamento compatível com as impressoras 3D atuais, Jones montou o módulo de laser sobre o carro de uma impressora 3D padrão de três eixos, logo acima do aparelho de ultrassons. "Demonstramos que o nosso sistema de ultrassons pode ser adicionado a uma impressora 3D comum de baixo custo, transformando-a em uma impressora 3D de composites," disse Jones.



Ondas ultrassônicas organizam as fibras de vidro em um padrão de linhas. Cada fibra é menor do que a espessura de um fio de cabelo, mas, coletivamente, elas criam uma microestrutura que reforça o material. A imagem à esquerda é um instantâneo de um filme mostrando o alinhamento das microfibras de cima para baixo. [Imagem: Matt Sutton/Tom Llewellyn-Jones/Bruce Drinkwater]

Mesmo com os dois passos adicionais necessários à técnica - o alinhamento das microfibras e a cura pelo laser - a impressora alcançou uma velocidade de 2 cm/s, o que é comparável com as técnicas de fabricação aditiva de polímeros e metais. Mais importante, ela permite a fabricação de arquiteturas complexas dentro de outro objeto 3D, o que permite a integração dos compósitos a instrumentos maiores e a construção de peças de fibras avançadas dentro de moldes.

Inovação Tecnológica/Bibliografia:
3D printed components with ultrasonically arranged microscale structure
Tom M. Llewellyn-Jones, Bruce W. Drinkwater, Richard S. Trask
Smart Materials and Structures
Vol.: 25, Number 2
DOI: 10.1088/0964-1726/25/2/02LT01