آزمایشگاه 9T اولین بار در سال 2021 شروع به کار کرد و در سال 2023 به عنوان یک شرکت بزرگ و با دفتری جدید در ماساچوست به آمریکای شمالی رفت. این شرکت خدمات AFT را به عنوان یک تامین کننده ارائه می دهد. AFT توسط این آزمایشگاه به عنوان جایگزین سبک وزن برای قطعات فلزی ارائه می شود. روش کار به این صورت است که به جای پرینت الیاف تقویت کننده، ، 9T مرتبا از قالب گیری فشرده برای خم کردن پریفرم ها به منظور پشتیبانی و استحکام آنها استفاده می کند.

رئیس آزمایشگاه 9T، ارائه کننده فناوری با هدف برطرف کردن موانع ساخت قطعات فلزی کوچک مانند براکت، لولا، چفت و ... از طریق کامپوزیت ها می باشد. تکنولوژی فیوژن افزودنی، روشی برای تولید کامپوزیت های تقویت شده با الیاف است و منجر به تولید چیزی حدود 100000 قطعه می شود و هزینه آن از فلز ماشینکاری شده بسیار کمتر است. این روش نسبت به ماشین کاری سنتی ضایعات کمتری دارد و عملکرد مکانیکی بهتری با وزن کمتری نسبت به فلز دارد.

لازم به ذکر است که کامپوزیت های پلیمری قالب گیری فشرده با کمک فناوری پرینت سه بعدی قابلیت این را دارند که پیشرفت بیشتری داشته باشند و از این هم فراتر بروند.

وزن کاهش یافته این مواد به طرز چشم گیری در مصرف سوخت و انرژی تاثیر دارد و در حوزه هایی مانند هوافضا، وسایل نقلیه الکتریکی و ... کاربرد دارد.

تقویت مداوم فیبر که از طریق AFT ممکن است، نسبت به آنچه که از طریق قالب گیری به دست می آید از قطعات کامپوزیتی قوی تری پشتیبانی می کند.

چاپ سه بعدی این امکان را می دهد که کامپوزیت ها آزادی هندسی بیشتری نسبت به سایر روش ها داشته باشند و در نتیجه کامپوزیت های هیبرید جایگزین بالقوه بهتری برای قطعات فلزی باشند.

AFT روشی برای ساختن قطعه کامپوزیتی قالب گیری شده توسط فشار یا جریان است. این فناوری دارای سه بخش اصلی می باشد:

Build Module: عملیات چاپ سه بعدی را انجام می دهد.

Fusion Module: مرحله قالب گیری فشرده را انجام می دهد.

fDS: طراحی وشبیه سازی لایه های فیبر قبل از ارسال به مرحله تولید را انجام می دهد.

Build Module می تواند رشته های پلیمری که با الیاف خرد شده تقویت شده اند و یا نوارهای UD به عرض 1 تا 2 میلی متر را برای ایجاد پریفرم اعمال کند. گاهی اوقات منظور از چاپ، پرینت قطعه ای تقریبا کامل با مناطقی از الیاف پیوسته است و گاهی اوقات به معنی ایجاد هندسه برای الیاف تقویت کننده است. بعد از آن در بخش ماژول فیوژن برای از بین بردن حفره ها و رسیدن به شکل نهایی قطعه، تحت فشار قالب گیری می شود.

جالب است بدانید که این کامپوزیت های ترموپلاستیک بعد از این که از کار افتادند و به پایان عمر خود رسیدند وارد چرخه بازیافت و بازچرخانی می شوند.

 

برای مثال براکت پین که برای سطل بالای همواپیما با همکاری دانشگاه پوردو ساخته شده است، سه قطعه پریفرم دارد.

یک قطعه حلقه پایه است که چهار سوراخ در هر گوشه را تقویت می کند و به سمت بالا در دو گوشه خم می شود و دو پریفرم دیگر که مانند هم هستند و سوراخ موجود در گوش ها را تقویت می کنند.

در تصویر زیر نشان داده شده است که پریفرم های فیبر پیوسته پرینت شده در چه قسمتی از اجزای نهایی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

معمولا پریفرم ها از نوار UD ترموپلاستیک چاپ می شوند و قبل از اینکه قالب گیری فشرده شوند در ماژول فیوژن در ابزار قرار می گیرند. بقیه مواد مورد نیاز برای ساخت براکت از ترکیب قالب گیری حجیم ترموپلاستیک با پلاکت های فیبر کربن خرد شده، ساخته می شود. لابراتور 9T اعلام کرده است که فیبر پیوسته، انتقال بار بین گوشه ها و پایه را بهبود می بخشد و استحکام بیشتری در مقایسه با قطعات فقط BMC دارند.

این شرکت در حال آزمایش انواع دیگر مواد قالب گیری نیز هست.

 

با انتخاب یک براکت کامپوزیتی در برابر فولاد ماشین کاری شده، در وزن ومیزان ضایعات صرفه جویی می کنید. مزیت مهم دیگر این روش این است که طراح می تواند انتخاب کند که کجا می خواهد خراب شود!  بدون تقویت فیبر پیوسته، براکت ممکن است توسط گوشه هایش شکسته شود. با استفاده از پریفرم های چاپی، ترک خوردگی بیشتر در قسمت پایه اتفاق می افتد.

منظور از  قطعات کامپوزیتی که پریفرم های دقیق و کنترل شده را در خود جا می دهد این است که میتوان پریفرم ها را طوری طراحی کرد که مثل فلز فقط در جایی که این عملکرد ضروری است، طراحی شوند. به جای داشتن براکتی از فولاد یا آلومینیوم فقط برای داشتن خواص آنها در مناطق تمرکز تنش، AFT از اتلاف در ساخت براکت جلوگیری می کند و ساختار آن را به گونه ای تغییر می دهد که سبک تر باشد و خواص مکانیکی لازم را به صورت موضعی نیز داشته باشد.

 

فناوری افزودنی فیوژن به کاربران این امکان را می دهد تا با ارائه کنترل بیشتر بر روی پریفرم بتوانند عملکرد و استحکام قطعات کامپوزیتی را بیشتر کنترل کنند. اما قسمت نهایی آن را نمی توان با پرینتر سه بعدی چاپ کرد و باید از روش قالب گیری فشرده سنتی استفاده کرد.

به طور کلی در تکنولوژی افزودنی فیوژن ، مرحله پرینت، یک روش تولید مستقیم و روشی خودکار برای تولید پریفرم کامپوزیتی محسوب می شود.

 

پریفرم های سفارشی  به طور بالقوه میزان کار در تولید را کاهش می دهند. به عنوان مثال افزودن فیلامنت رنگی برای لایه های بیرونی نیاز به استفاده از پوشش پودری یا رنگ آمیزی را کاهش می دهد.

دانشمندان اخیرا بر روی توسعه راه حل هایی برای کاربران در حوزه های خاص مانند حمل و نقل هوافضا و زمینی از جمله دوچرخه، موتورسکلت و ... متمرکز هستند، تا بتوانند قطعاتی با وزن سبک تر تولید کنند. این قطعات شامل بازوهای چرخان برای موتور سیکلت های تخصصی، قطعاتی برای بلند شدن و فرود عمودی الکتریکی، اعضای ساختاری در فضای داخلی هواپیما، براکت های پین هواپیما، صندلی های سبک اقتصادی و ... می شود.