3D yazıcıyla üretilen suda eriyen kalıp, hidrojen depolama tanklarını üretiyor.

Bilim insanları, suda eriyerek iç astarı olmayan ve hafif gaz depolama tanklarının üretimini sağlayan yeni bir 3D yazıcıyla üretilen kalıbı (mandrel) geliştirdi. Kalıp, ABD Enerji Bakanlığı’nın Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda (ORNL) çalışan araştırmacılar tarafından tasarlandı.

Projenin parçası olarak ekip, havacılık şirketi Infinite Composites, eklemeli imalat şirketi JuggerBot 3D ve Oklahoma Devlet Üniversitesi ile birlikte çalıştı. Projeyi yöneten PhD Ahmed Arabi Hassen, teknolojinin kalıpları oluşturmak için özel olarak tasarlanmış bir suda eriyen polimer kullandığını açıkladı.

Bu kalıplar daha sonra Tip V kompozit basınçlı kapların üretiminde kullanıldı. Bu kablar tamamen kompozit malzemelerden üretiliyor ve sabit bir iç astara ihtiyaç duymuyor. Ayrıca havacılık, savunma, ulaşım ve enerji sektörleri için hidrojen, sıkıştırılmış doğal gaz, azot ve helyonu yüksek basınç altında depolayabiliyor.

Hafif gaz depolama tanklarının üretiminde özellikle iç kalıpların oluşturulması ve çıkarılması zor olabiliyor. Mühendisler, çıkarılmadan önce sökülmesi gereken pahalı metal kalıpları veya karmaşık aletleri kullanıyor.

Tip V kompozit basınçlı kapların önemi ve potansiyeli hakkında konuşan Hassen, “Tip V linerless kompozit basınçlı kablar, hafif ve yüksek basınçlı gaz depolama alanında bir sonraki öncü alanı temsil ediyor ancak üretimi hâlâ son derece zorlu, özellikle karmaşık iç aletlerin üretilmesi ve çıkarılması söz konusu olduğunda” dedi.

Bu sorunu çözmek ve geçici bir kalıp oluşturmak için araştırmacılar büyük formatlı eklemeli imalata, yaygın adıyla 3D yazıcıya yöneldi. Tankın istenen şeklinde kalıbı basacak özel olarak formüle edilmiş bir polimer kullandı. Mühendisler daha sonra kabın dış yapısını oluşturmak için kalıbın etrafına karbon fiber sardılar. Kompozit malzeme katılaştıktan sonra geçici kalıp suda eritildi.

Böylece ekip, sabit iç astarı olmayan boş bir karbon fiber tank tasarladı. Ardından kabın gaz bariyer kaplaması uygulandı. Araştırma ekibi, teknolojinin iç aletleri çıkarmak için karmaşık mekanik sistemlere ihtiyaç duymadığını belirtti. Kalıp çıkarırken çözücülere olan ihtiyacı da ortadan kaldırabiliyor ve büyük basınçlı kabların üretimini basitleştirebiliyor.

Yöntemin aynı zamanda yüksek boyutsal doğruluk sağlayabileceğini açıklayan Hassen, “Suda eriyen 3D yazıcıyla üretilen kalıplarımız, bu engeli aşmaya ve Tip V kabların ölçeklenebilir, maliyet etkin üretimine olanak tanımaya yönelik önemli bir adım” dedi.

Tasarım aynı zamanda tankların genel ağırlığını azaltıyor ve sabit iç astarların yol açtığı sorunları önüyor. Ayrıca geleneksel metal aletlerin 3D yazıcıyla kalıplarla değiştirilmesi, üretim karmaşıklığını azaltabilir, üretim sürelerini kısaltabilir ve maliyetleri düşürebilir.

Bu teknoloji, yüksek basınç altında çalışabilen hafif gaz depolama sistemlerine ihtiyaç duyan sektörler için faydalı olabilir. “Bu başarı, ileri imalatın ve güçlü endüstri ortaklıklarının bu teknolojileri ticari gerçeğe daha yakın hale getirmeye nasıl yardımcı olabileceğini gösteriyor” diyerek basın açıklamasını tamamladı.

Ekip, araştırmayı Enerji Bakanlığı’nın Manufacturing Demonstration Facility’sinde gerçekleştirdi. Proje, ABD Enerji Bakanlığı’nın Kritik Mineraller ve Enerji Yeniliği Ofisi tarafından desteklendi.