Obiective

Propunerea are doua obiective stiintifice/tehnologice:

Obiectivul 1)

Sa dezvolte prototiparea cu jet de cerneala pentru rasini epoxidice-poliaminice. Include dezvoltarea de cerneluri adecvate acestui scop si de tehnologii asociate de tiparire folosind capete de tiparire obisnuite.

Descrierea obiectivului:

Cele mai multe materiale polimerice folosite astazi pentru prototiparea rapida (PR) sunt termoplastice. Dificultatea de a tipari materiale termorigide consta in primul rand in incompatibilitatea dintre timpii caracteristici ai intaririi si printarii si datorita modificarii formei si dimensiunii piesei in timpul procesului de intarire a termorigidelor. In ultimii ani au fost facute mai multe incercari de a tipari materiale epoxidice, dar tehnologia nu este nici comerciala, nici bine stabilita. In cercetarea propusa vom folosi sisteme amine-epoxi multifunctionale pentru a obtine controlul asupra PR a materialelor epoxi. Rolul aminelor va fi de a obtine intarirea in timpul tiparirii la un nivel care sa permita continuarea procesului de tiparire dincolo de primul strat.

            Obiectivul 1a):

Cernelurile care vor fi folosite vor fi dezvoltate separat. Vom tipari separat rasina si separat intaritorul, folosind tehnologia cu capete duble. Cernelurile vor trebui sa indeplineasca cerinte stricte din punct de vedere al viscozitatii si tensiunii superficiale. Unele cerneluri vor continue nanoparticule care vor fi dezvoltate si folosite pentru a tipari structuri compozite multiscalare cu si fara nanoaditivi.

            Obiectivul 1b):

Tehnologia de printare va fi adaptata pentru folosirea acestor cerneluri.

Obiectivul 2)

Proiectarea, tiparirea si incercarea mecanica a compozitelor epoxidice cu structura multiscalara avand rezistenta si tenacitate ridicate in raport cu materialele epoxidice omogene.

Descrierea obiectivului:

PR ofera posibilitatea de a crea materiale “voxel cu voxel”, deschizand calea spre producerea componentelor cu microstructura precis controlata. Devine apoi necesar de a invata cum sa proiectezi microstructura pentru a obtine proprietati globale stabilite.

            Obiectivul 2a):

Dezvoltarea materialului epoxi: vom cauta sa imbunatatim tenacitatea fara a reduce rigiditatea si rezistenta materialului. Aceasta se va realiza prin combinarea de subdomenii moi si tari in interiorul materialului, oarecum similar cu structura materialelor tenace naturale, cum ar fi oasele si sideful. In inginerie, perlita, un tip de otel, este compusa deasemenea din subdomenii tari-fragile si moi-ductile. La fel ca si in oase sau sidef, subdomeniile moi au rolul de a opri fisurile, iar subdomeniile tari dau rezistenta si rigiditate. Intentionam sa folosim, pentru prima oara, acest concept la materiale epoxi termorigide. Proprietatile subdomeniilor vor fi controlate prin modificarea proportiilor molare ale rasinei si intaritorului si/sau prin folosires nanoparticulelor de oxid de siliciu cu suprafata functionalizata astfel incat adeziunea dintre nanoparticule si epoxi sa fie controlabila prin expunerea la radiatii UV sau caldura.

            Obiectivul 2b):

In Obiectivul 1a) intentionam sa imbunatatim materialul. Aceasta strategie este in concordanta cu gandirea uzuala ca materialele si componentele sa fie realizate separat. Aici propunem o abordare diferita, care este posibila folosind tehnologiile de PR. Intentionam sa proiectam microstructura materialului in acelasi timp cu proiectarea formei componentei respective, astfel incat sa obtinem pefrormanta specificata la o incarcare data. Aces concept nou va fi introdus si dezvoltat in acest proiect.

Rezultate

Proiectul va duce la dezvoltarea unor tehnologii noi de prototipare rapida (PR) pentru materiale epoxidice termorigide, care reprezinta o piata mare de desfacere (aproximativ 8 miliarde de dolari in 2015). Deoarece PR asigura flexibilitate prin fabricarea de subansamble si componente acolo unde este necesar, este incontestabil faptul ca o tehnologie consacrata de PR pentru materiale epoxi va genera noi piete de desfacere. Mai mult decat atat, optimizarea componentelor termorigide prin obtinerea unei structuri multiscalare si adaptarea structurii interne a materialului la o functionalitate si performata dorita a componentei, constituie o directie de cercetare promitatoare. Aceasta activitate ve rezulta in metode si programe de calcul care vor face posibila proiectarea optimizata multiscalara a componentelor. Utilitatea acestei tehnologii este posibila numai in contextul in care tehnologiile de PR sunt dezvoltate. Piata de desfacere pentru o astfel de tehnologie este inexistenta, dar se asteapta ca impactul sa fie substantial, o data ce tehnologiile adecvate de PR vor fi dezvoltate.