Profesor wykorzystuje druk 4D do produkcji kompozytów zakrzywionych bez formy

"Drukowanie 4D pozwala nam tworzyć zakrzywione konstrukcje kompozytowe bez potrzeby tworzenia zakrzywionych form" - powiedział Hoa. "Moim głównym odkryciem jest to, że można wytwarzać zakrzywione elementy kompozytowe - długie ciągłe włókna o wysokich właściwościach mechanicznych - szybciej i oszczędniej."

Zazwyczaj kilka etapów jest wymaganych przy wytwarzaniu części, takich jak kompozytowa sprężyna płytkowa. , lekki amortyzator w pojazdach. Aby uzyskać kształt litery "S", forma w kształcie litery "S" musiałaby być wykonana z litego materiału, takiego jak metal. Następnie na matrycę nałożono tkaninę wzmacniającą, wstępnie impregnowaną układem żywicznym, aby utworzyć element kompozytowy. Ale przy druku 4D, powiedział Hoa, wstępny etap budowy złożonej formy można pominąć.

"Drukowanie 4D kompozytów wykorzystuje skurcz żywicy matrycowej, a różnica współczynników skurczu termicznego warstw z różnymi orientacjami włókien, aby aktywować zmianę kształtu po utwardzeniu i schłodzeniu "- powiedział. "To zachowanie może być użyte do tworzenia części o zakrzywionych geometriach bez potrzeby stosowania złożonej formy. Jako takie, wytwarzanie kawałków zakrzywionych kształtów może być szybkie i ekonomiczne. Jednak stopień zmiany kształtu zależy od właściwości materiału, orientacji włókien, sekwencji układania i procesu wytwarzania. "

Część badań Hoa polegała na ponownym rozważeniu anizotropowych właściwości warstw kompozytowych. Anizotropia jest sposobem zachowania się materiału przy obciążeniu wzdłuż różnych osi. Właściwości anizotropowe materiału są miarą tego, jak może się on zmieniać w stosunku do innych czynników. Na przykład skurcz żywicy może spowodować deformację materiałów lub zmiany temperatury mogą powodować rozszerzanie się lub kurczenie włókien. Według Hoa, zrozumienie i kontrolowanie tych zmian jest kluczem do tworzenia zakrzywionych laminatów bez zakrzywionych form.

"Właściwości anizotropowe były postrzegane jako odpowiedzialność w przeszłości" - powiedział. "Teraz patrzę na nie jako na zasoby."

Hoa wierzy, że technologię można zastosować między innymi w takich dziedzinach, jak lotnictwo i astronomia.

"Kolejna aplikacja dotyczy struktur kosmicznych, takich jak satelity , gdzie struktury poddawane są ekstremalnym wahaniom temperatury "- powiedział. "Struktura może się otworzyć w ciągu dnia (gdy temperatura jest wysoka), aby zebrać energię słoneczną i zamknąć się w nocy, aby zapewnić ochronę jej wnętrzu."

W ubiegłym roku Hoa stała się pierwszym kanadyjskim zostać nazwanym gościemAmerican Society for Composites za jego "wybitny wkład w społeczności kompozytorów poprzez badania, praktykę, edukację i serwis". Jego badania zostały opublikowane w artykule zatytułowanym "Czynniki wpływające na właściwości kompozytów wytwarzanych przez druk 4D (beztłoczne wytwarzanie kompozytów), ", Do którego można uzyskać dostęp tutaj.