Kredit:Colorado State University
Den 27 sekunder långa videon spelas upp i en loop och det är fascinerande att se:Kolfibermaterial som rinner ut ur en 3D-skrivare och sakta virvlar och staplas som mjukglass.
Förutom att det inte finns någon glassstrut eller -kopp för att hålla detta material, känt som kolfiberkomposit – ett starkt, lätt material som har använts i decennier på allt från flygplanspaneler och vindturbiner till tennisracketar.
I videon härdar materialet av sig självt när det vecklas ut på en uppvärmd yta, utan mögel eller struktur för att hålla det på plats.
Denna skapelse i fritt format visar arbetet av Mostafa Yourdkhani, biträdande maskinteknikprofessor vid Walter Scott, Jr. College of Engineering, som arbetar för att minska kostnaden, tiden och energin som krävs för produktion av dessa komplexa strukturer, enligt hans senaste skriften publicerad på omslaget till ACS Applied Materials &Interfaces .
"Vi gör det snabbare och mer energieffektivt", sa Yourdkhani. Maskinteknikdoktoranderna Morteza Ziaee och James W. Johnson är också författare till tidningen. "Föreställ dig att du vill baka en kaka och du lägger degen på en bänk och det blir bara en kaka med en avtryckare. Till kakor behöver du formar; här gör vi strukturer utan formar. Det är komplexa mönster som är lätta och sparar bränsle ."
Han och hans team är bland de första i världen att slutföra denna typ av komposittryck.
Bara videon har fått draghjälp på hans LinkedIn-konto med cirka 1 000 likes från kollegor runt om i världen. "En video från vårt senaste arbete med in-situ-utskrift och härdning av diskontinuerliga fiberförstärkta härdplastkompositer", lyder hans inlägg. "Två utskriftsstrategier (friform och lager-för-lager-utskrift) utan efterhärdningssteg. Se vår tidning under ledning av Morteza Ziaee om detta intressanta arbete."
"Jag brinner ganska mycket för den här tekniken," säger Yourdkhani senare. "Efter att ha arbetat inom kompositområdet i många år löser denna teknik alla problem vi har med kompositproduktion."
Yourdkhani visar videon för att illustrera att han och hans doktorander har upptäckt ett sätt att skriva ut kolfiberkompositer på mycket kort tid med minimal värme. Den mesta industriella produktionen av kolfiber kräver intensiv uppvärmning av formar som spenderar 6 till 10 timmar i enorma ugnar storleken på semi-lastbilar.
Glöm de gigantiska formarna och reducera tiden till bara minuter – det är vad Yourdkhanis team har gjort för att skapa dessa härdplastkompositer i hans laboratorium. Termohärdande polymerer är vätskor som blir fasta genom en envägskemisk reaktion, vilket innebär att de inte kommer att omvandlas till vätskor vid återuppvärmning. Epoxi som används vid träbearbetning är ett exempel på en härdplastpolymer.
I sommar har han engagerat ingenjörsstudenter och gymnasieelever i sin forskning, men han letar också efter studenter från olika discipliner som kemi och datavetenskap.
"Kemi, maskinteknik, robotik och datavetenskap är alla kopplade för att få detta att hända." + Utforska vidare
