Page 8 - תקצירי תזות הנדסה ירוקה 2025

פיתוח חומרים פולימריים בהדפסת תלת-ממד לתנאים קיצוניים.
אווה בן חמו; benhamou.eva1@gmail.com
פרופ' אריאלה בורג1, ד"ר אינה לויצקי1 ד"ר יובל וידבסקי2
1המכללה האקדמית להנדסה ע"ש סמי שמעון, באר שבע 2מרכז למחקר הגרעיני, מחלקת סביבה חלל , יבנה
הדפסת תלת-ממד חוללה מהפכה בתעשיית התעופה והחלל, בכך שאפשרה ייצור רכיבים ייעודיים למשימות ספציפיות בחלל, מה שמפחית את הצורך בייצור מתמשך ומקצר את זמני הייצור. עם זאת, הסביבה בחלל, המאופיינת בתנאים קיצוניים כמו חשיפה לחמצן אטומי, פליטת גזים ושינויים קיצוניים בטמפרטורה, מחייבת
פיתוח חומרים עמידים שיהיו עמידים לתנאים אלו.
מחקר זה מתבסס על פיתוח רזין ביסמלאימיד-טריאזין(BT) , תערובת של ביסמלאימיד (BMI) ותרמוסטטים מבוססי ציאנט אסטר (CE) לצורך הדפסת תלת-ממד של חלקים להם שימושים שונים בתעשיית החלל. BMI נבחר בשל קבוצות המלאימיד הרגישות לקרינהUV , המאפשרות פוטופולימריזציה והופכות אותו מותאם להדפסת תלת-ממד בשיטה Digital Light Processing )DLP(. CE נבחר בשל יכולתו לשפר את התכונות המכניות והתרמיות של החומרים המודפסים. השילוב של CE עם BMI בפורמולציות, אפשר את השיפור של יכולת העיבוד של החומרים תוך שמירה על ביצועים הגבוהים בתנאי קיצון המאפיינים את התנאים בחלל.
הפורמולציה האופטימלית שנמצאה הייתה BT50, יחס משקלי של 50:50 בין BMI ל- CE. פורמולציה זו איפשרה הדפסת תלת-ממד יעילה תוך שמירה על שתי טמפרטורות מעבר זכוכית (Tg) ב- 50°C ו 260°C -בהתאמה לרכיביBMI ו-CE. לצורך שיפור נוסף של התכונות המכניות, נוספה תרכובת דיאליל ביספנול A )DBA). הוספה של תרכובת זו שיפרה את מודול האגירה בטמפרטורה של 50°C, מ-1400 MPa ל-1800 MPa, והעלתה מעט את טמפרטורות המעבר הזכוכותי ל- 70°C ו-280°C, מה שמעיד על שיפור בביצועים
התרמומכניים.
נבדקה השפעה של סיבי פחמן על התכונות המכניות. הוספת סיבי פחמן, המוכרים ביכולתם לשפר תכונות מכניות, לא הובילה לשיפור משמעותי בטמפרטורת המעבר הזכוכית, במודול האחסון או במודול הכיפוף של החומר. ממצא זה מצביע על כך שהאינטראקציה בין סיבי הפחמן לבין מטריצת BMI/CE לא הייתה
יעילה כמצופה.
האופטמיזציה של הפורמולציה כללה את השילוב שלPolyhedral Oligomeric Silsesquioxane )POSS), ובמיוחד mono-acrylopropyl isobutyl POSS וocta-acrylopropyl POSS. הקבוצה האקרילית ב- POSS אפשרה השתלבות טובה יותר במטריצת BMI/CE , אך ה- mono-acrylopropyl Isobutyl POSS, אבקתי ומכיל רק קבוצת אקריל אחת, גרם לבעיות מסיסות. לעומת זאת, octa-acrylopropyl POSS, בעל שמונה קבוצות אקריל היה בעל מסיסות טובה יותר וגרם לירידה במודול האחסון. על אף בעיות המסיסות, הוחלט להמשיך להשתמש ב- mono-acrylopropyl Isobutyl POSS על מנת לשמור על איזון בתכונות המכניות.
בדיקות פליטת גזים שנערכו לפי תקן 595-ASTM E הראו שכל הפורמולציות, מלבד זו המכילה 10% POSS, עברו את הבדיקה, כאשר הפורמולציה עם 10% POSS הציגה נדיפות גבוהה במיוחד עקב בעיות המסיסות שלה.
8