ファースーン・ハイテックがNUSTの炭素繊維強化PEEK積層造形プロセス研究における重要な成果達成を支援

出典: ファースーンハイテック

最近、中国国家自然科学基金（52305382）の支援を受けて、南京理工大学知能製造学院の唐海斌教授の研究グループは、Farsoon社のオープンソースの超高温ポリマー付加製造装置UT252Pをベースに独自に開発した炭素繊維強化PEEK（CF/PEEK）複合材料のSLS製造プロセス研究プロジェクトで重要な成果を達成しました。

関連する結果は、国際的に有名な学術誌「Composites Science and Technology 246 (2024) 110396」（インパクトファクター9.1、https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2023.110396）に「選択的レーザー焼結による炭素繊維強化PEEK複合材料の微細構造と機械的性能に対する製造プロセスの影響」というタイトルで掲載され、著者はShuxiang Zhang、Haibin Tang、Danna Tang、Tingting Liu、およびWenhe Liaoです。

△研究チームが国際誌に発表した論文の研究結果によると、

炭素繊維強化 PEEK (CF/PEEK) 複合材料の選択的レーザー焼結 (SLS) 印刷は、優れた機械的特性を持つポリマー部品を製造するための非常に有望な技術です。

SLS技術を使用して印刷されたCF / PEEK複合材料の性能をさらに向上させるために、Tang Haibinの研究グループはCF / PEEK複合粉末材料とさまざまな印刷プロセスパラメータを開発し、レーザー出力、層の厚さ、粉末の拡散速度、炭素繊維の重量分率、微細構造下の炭素繊維の長さ、および粉末の拡散方向が部品の機械的特性に与える影響を研究しました。研究結果によると、層厚 0.08 mm のプロセスパラメータでは、破壊強度は 117 MPa にも達します。

さらに、この研究では、SLS技術によるCF/PEEK複合材料の印刷には、炭素繊維の重量分率15%が適していることが示されています。最大破壊強度は炭素繊維の重量分率10%での印刷結果よりも優れており、平均弾性率は8400 MPaに達し、発表された論文の中で最高です。この研究では、破断強度は粉末の敷設速度とは関係がなく、より長い炭素繊維を使用するとより高い強度が達成されることも判明した。破壊強度の明らかな変動傾向とは異なり、SLS-CF/PEEK の弾性係数の感度ははるかに小さくなります。

UT252Pは高融点材料の成形の問題を解決します

Farsoon High-TechのUT252Pは2023年9月に正式に発売され、これまでに多数のユニットが販売され、設置されています。科学研究ユーザーにとって、成形可能な材料の種類、プロセスパラメータの豊富さと開放性、主要パラメータのリアルタイム監視、装置の起動コストと安定性はすべて、科学研究アプリケーションで考慮する必要がある要素です。

唐海斌教授は次のように述べた。「科学研究は他の産業とは異なります。焼結パラメータを絶えず調整・最適化し、材料の耐熱性、強度、靭性をテストすることで、最良の結果を得るために繰り返しテストを実施する必要があります。FarsoonのUT252Pシステムのオープンソース化は、私たちに大きな利便性をもたらしました。同時に、UT252P装置は、融点が350℃の材料を焼結する能力があり、安定性が高く、操作が簡単で、CF / PEEK複合材料技術の発展に重要な保証を提供します。」

△南京理工大学知能製造学院の華樹高科技UT252P設備による超高温ナイロン材料の焼結は、3Dプリント設備の温度場制御に対する要求が極めて高く、現在、超高温ナイロン材料を成熟した状態で焼結できる3Dプリント設備は世界でも数えるほどしかありません。 Farsoon High-TechのUT252P設備は、独自に開発した8ゾーン温度制御技術を採用しており、温度場の均一性が優れており、表面品質と性能制御に役立ちます。UT252Pはローラーパウダー塗布を採用しており、パウダーの流動性に対する要件が低く、より幅広い材料に適しています。材料の研究開発の難易度が下がるだけでなく、反りの可能性も下がり、印刷品質と成功率も向上します。

炭素繊維強化PEEK複合材料は幅広い応用の可能性を秘めている

純粋なPEEK自体は、耐放射線性、自己潤滑性、耐高温性、耐摩耗性、耐疲労性などの特性を備えた特殊なエンジニアリングプラスチックです。炭素繊維強化CF / PEEK材料の性能は、純粋なPEEK材料と比較して多くの面で向上しており、その応用展望は広範囲にわたります。

航空宇宙：CF/PEEK 材料は、低密度、優れた加工性などの利点があり、高水準の航空宇宙部品に適しています。

電子機器：良好な電気絶縁性を維持し、高温、高圧、高湿度などの過酷な環境でも変形しにくい。

自動車：密度が低く、性能が良く、プロセスが簡単で、軽量の自動車部品に適しています。

医療用：生体適合性、強度、放射線透過性に優れており、整形外科用インプラント、脊椎固定装置、椎間固定装置、骨固定プレートなどの製造に使用できます。

今後、ファルスーン氏はより多くの大学の科学研究ユーザーと協力して、付加製造技術の利点を活用し、新材料、新プロセス、新アプリケーションの革新的な探求を共同で推進し、我が国の科学研究に貢献していきます。

ファースーン・ハイテックがNUSTの炭素繊維強化PEEK積層造形プロセス研究における重要な成果達成を支援

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