미국 육군, 저가형 3D 프린터와 함께 사용할 수있는 고강도 멀티 폴리머 필라멘트 개발

KUBI SERTOGLU APRIL 24TH 2020 - 11:27AM

 

새로운  미군 연구에 따르면 저렴한 FFF 3D 프린터와 함께 사용하도록 설계된 새로운 다중 폴리머 필라멘트가 발견되었습니다. 고강도 필라멘트는 전장에서 도움을 줄 것이며 전통적인 부품 비용의 일부만으로 적시에 임무 핵심 부품을 생산할 것으로 예상됩니다. 이 연구는 Advanced Engineering Materials 4 월호 표지에 실렸다.

 

다중 열가소성 필라멘트

FFF는 진입 장벽이 낮고 상대적으로 저렴한 비용으로 오늘날 가장 많이 사용되는 3D 인쇄 기술입니다. FFF를 사용하여 제작 된 부품은 기계적 강도가 부족한 경향이 있으므로, 엄격한 전투에 노출되는 고지대에서 사용하는 것이 일반적으로 권장됩니다. 미 육군의 연구는 쉽게 사용할 수있는 필라멘트의 한계를 극복하는 대신, 그것을 사용할 전사와 같은 강력한 것을 만들어내는 것을 목표로합니다.

연구원들은 ABS와 폴리 카보네이트 (PC)를 결합하여 새로운 필라멘트를 만들었습니다. 저온 ABS 쉘과 고온 별 모양 PC 코어로 구성된 솔리드 바디 프리폼을 만드는 데 3D 프린터가 사용되었습니다. 그 후, 직경 및 장력 센서를 통해 고체 프리폼을 공급하기 위해 열 인발 타워를 사용하여 다시 필라멘트로 변환시켰다. 새로 뽑아 낸 필라멘트는 공급 원료로 다시 재생되었지만 이번에는 ABS와 PC가 혼합되어 우수한 기계적 특성을 나타 냈습니다. 공정을 완료하기 위해 새로운 필라멘트에서 인쇄 된 3D 부품을 오븐에서 24 ~ 48 시간 동안 어닐링하여 층을 완전히 융합시켜 구조적 무결성을 추가했습니다.

3D 인쇄 부품은 사출 성형 ABS 부품에 필적하는 연성이 있으며 동일한 ABS 형상보다 1500 % (15x) 높은 파괴 인성이있는 열 챔버에서 나왔습니다. 연구원들은 PC 주입이 열 유도 크리프에 저항하고 어닐링 공정 동안 정확한 부품 치수를 유지했다고 결론 지었다. 이 팀은 향후 어닐링 시간을 4 시간 이하로 단축하기를 희망합니다.

프리폼을 3D 인쇄하고 필라멘트를 그립니다. 미 육군을 통한 이미지.

 

현장에서의 적층 가공

이 연구의 공동 저자 인 Eric Wetzel 박사는 군대가 물류를 단순화하기 위해 현장에서 부품을 인쇄하려고한다고 말합니다. 디지털 파일과 원자재를 가지고 다니면 과도한 물리적 부품을 돌릴 필요가 없습니다. 불행하게도, 고강도 부품을 3D 프린팅하는 기술은 현재까지의 원정 설정에서 실용적이지 못했다. 프린터가 너무 커서 작동하기 위해 너무 많은 에너지가 필요하고, 제작 과정에서 상당히 섬세하며, 공급 원료에는 특수한 보관 조건이 필요합니다.

APG에 육군 C5ISR 센터의 기계 엔지니어 인 Jeff Wallace는 다음과 같이 덧붙입니다. 더 나은 임시 부품을 몇 시간 또는 몇 주 또는 몇 주에 걸쳐 훨씬 더 빠르게 생산할 수 있으며 비용이 훨씬 저렴하여 수십 달러에 비해 페니가 종종 발생합니다.”

Wallace는 다음과 같이 결론을 내립니다.“또한 병사들은 필요에 따라 즉흥적으로 행동하며 종종 직면 한 문제에 대한 자체 설계 솔루션을 찾습니다. 따라서 액세스 할 수있는 데스크탑 프린터에 사용할 수있는 더 높은 강도의 폴리머 소재를 제공함으로써 더 많은 공급 및 설계 문제를 일시적으로 해결하는 데 필요할 때 즉시 혁신 할 수있는 기회 를 제공합니다 . 그들의 디자인은 평가를 위해 적절한 엔지니어링 지원 활동으로 보내질 것입니다.”

Eric Wetzel 박사는 열 드로잉 공정을 시연합니다. 미 육군을 통해 사진.

 

연구에 대한 자세한 내용은 ' 이중 열가소성 필라멘트로 제작 된 견고하고 부가 적으로 제조 된 구조물 '이라는 제목의 논문에서 찾을 수 있습니다 . Kevin Hart, Ryan Dunn 및 Eric Wetzel이 공동 저술했습니다.

미군은 부품을 생산하고 현장 작업에 대한 연구를 수행하기 위해 적층 가공을 사용하는 역사를 가지고 있습니다. 올해 초 미 육군 은 적층 제조 통합을 지원하기 위해 공급망 개발을 위해 노력하고 있다고 발표했다 . 최근 육군 은 델라웨어 대학과 Roboze ARGO 500 3D 프린터를 사용하여 3D 인쇄 고온 복합 재료에 대한 공동 연구를 시작했습니다 .

 

원문 기사 : https://3dprintingindustry.com/news/u-s-army-develops-high-strength-multi-polymer-filament-for-use-with-low-cost-3d-printers-171038/

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