Nell'industria aerospaziale, la produzione additiva (AM) ha attirato molta attenzione, in particolare la plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) e la polimaterializzazione del metallo, che è una questione chiave per ridurre il peso delle parti strutturali e aumentare il valore aggiunto dell'AM utilizzando Tecnologia di stampa 3D. Il 26 maggio 2022, il dipartimento di ricerca ingegneristica e l'istituto di scienza dei fluidi della scuola di specializzazione della Northeastern University hanno annunciato di aver sviluppato congiuntamente un materiale adesivo CFRP che può essere incollato direttamente a crimpare su un substrato metallico laminato 3D con forza di unione al taglio pari a quella di l'incollaggio corrente.
Il gruppo di ricerca congiunto di Keiichi Shirasu, Masayoshi Mizutani e Shigeru Obayashi della Graduate School of Engineering, Tohoku University e JAMCO, ha adottato il metodo Selective Laser Melting (SLM) in questo studio.
Le sporgenze cilindriche sono state stampate in 3D sulla superficie della piastra in lega di titanio. La struttura superficiale delle sporgenze cilindriche può trasferire efficacemente il carico di taglio al CFRP crimpato. Il prepreg CFRP è stato inserito tra la piastra in lega di titanio stampata in 3D e la piastra CFRP, riscaldata e pressata insieme, e il materiale legante CFRP/lega di titanio è stato prodotto con successo. Le piastre CFRP e le sporgenze cilindriche sono unite insieme da prepreg CFRP inseriti in esse, che inibiscono la frattura (stripping interfacciale) all'interfaccia CFRP/lega di titanio. La forza di legame al taglio è di 20,6 MPa, che è del 64% superiore a quella del CFRP innestato su piastre in lega di titanio disponibili in commercio. Raggiungere un livello uguale o superiore all'incollaggio corrente.
Questa ricerca è il risultato di un importante programma di ricerca della National New Energy and Industrial Technology Development Agency (NEDO) del Giappone "per sviluppare l'incollaggio 3D multi-materiale e la tecnologia di stampaggio ottimale per ottenere una maggiore affidabilità rispetto all'incollaggio esistente nel settore aerospaziale".
In base alla forma e alle caratteristiche del CFRP, la struttura della superficie metallica è ottimizzata. In combinazione con i risultati di questo progetto, si prevede di realizzare in futuro il multimateriale di componenti pratici e ottenere la tecnologia di produzione del prodotto che tenga conto della flessibilità del design e delle caratteristiche del materiale. Pur realizzando il peso ridotto, riduce significativamente la generazione di scarti di lavorazione e il consumo di energia.
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