Керамика, напечатанная на 3D-принтере, для обшивки сверхзвуковых самолетов

Благодаря способности выдерживать температуры до 1700 градусов по Цельсию 3D-печатная керамика является идеальным материалом для создания сверхзвуковых самолетов, ракет и космических кораблей нового поколения.

Керамика, напечатанная на 3D-принтере, выдерживает температуру до 1700 градусов Цельсия. Фото: yibana.

По данным Discovery News, американские учёные использовали 3D-принтеры для создания керамических деталей, отличающихся сверхлёгкостью, высокой прочностью, хорошей изоляцией и меньшим растрескиванием. Этот результат способствует созданию нового поколения реактивных самолётов с корпусами или двигателями из керамических материалов, способных перелетать из Нью-Йорка в Токио на сверхзвуковой скорости за несколько часов.

«Если вы разгонитесь до скорости, примерно в 10 раз превышающей скорость звука в воздухе, любой аппарат нагреется из-за трения», — сказал Тобиас Шедлер, старший научный сотрудник лаборатории HRL в Малибу, Калифорния. «Если мы хотим построить аппарат, способный двигаться на гиперзвуковых скоростях, его обшивка должна быть полностью сделана из изолирующей керамики».

Изготовление деталей из керамических материалов сложнее, чем из пластика и металла, поскольку их сложнее отливать и обрабатывать на станках. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science 1 января, Шедлер и его коллеги изобрели пластиковую формулу, которую можно печатать на 3D-принтере для изготовления деталей любой формы и размера.

В обшивке шаттла использовались керамические материалы старого поколения для изоляции при возвращении в плотные слои атмосферы, но керамика была хрупкой и её приходилось часто менять. Фото: NASA.

«Мы создаём печатный керамический прекурсор, похожий на полимер, и после спекания полимер превращается в керамику», — объясняет Шедлер. «Во время спекания происходит некоторая усадка, но она равномерная, поэтому форма изделия очень предсказуема».

Распечатанные пластиковые детали будут спекаться, превращаясь в прочную керамику с высокой прочностью. Этот керамический материал выдерживает температуру до 1700 градусов Цельсия и в 10 раз прочнее других аналогичных материалов.

В более важных приложениях новый метод позволяет производить множество специальных мелких деталей спутников и ракет, способных выдерживать тепло, выделяющееся при трении о воздух на высоких скоростях, а также высокие температуры, создаваемые выхлопными газами во время взлета.

«Этот метод приближает нас к цели успешного производства более легких и прочных материалов более сложной формы», — прокомментировала Стефани Томпкинс, представитель Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA).

По данным VnExpress