Spienione materiały polimerowe charakteryzują się niską gęstością i atrakcyjnym stosunkiem między wytrzymałością a gęstością. Sprawdzają się w niezliczonych zastosowaniach, służąc do izolacji termicznej i akustycznej, do tłumienia drgań, a także pochłaniania energii uderzeń i wstrząsów. Najpowszechniej stosowane są w branży opakowaniowej, motoryzacyjnej, lotniczej, budowlanej i w produkcji sprzętu sportowego.
Nieuporządkowana struktura wewnętrzna i porowatość otwarta typowych pianek z tworzyw sztucznych znacznie ograniczają efektywność absorbowania przez nie energii mechanicznej. Z tego względu ustępują one metalowym i ceramicznym materiałom porowatym, a także polimerowym materiałom komórkowym o zorganizowanej strukturze sieciowej (lattice). Ich produkcja jest jednak znacznie bardziej ekonomiczna.
Tymczasem na Teksańskim Uniwersytecie A&M opracowano technikę druku 3D, która ma zapewnić połączenie programowalnych właściwości struktur lattice z prostotą technologiczną produkcji pianek polimerowych. Metoda IFAM (in-foam additive manufacturing) polega na wykorzystaniu strzykawek do druku 3D elastomerowego szkieletu wewnątrz pianki.
Odpowiedni dobór takich parametrów jak średnica, rozstaw i nachylenie drukowanych odcinków, a także odpowiedni wybór rodzaju elastomeru, umożliwiają osiągnięcie szerokiego zakresu programowalnych właściwości otrzymanego w ten sposób kompozytu.
Pod wpływem nacisku, w uzyskanej strukturze kompozytowej zachodzi dwojaka reakcja. W pierwszej fazie kompresji to pianka przejmuje na siebie dużą część obciążenia, zapobiegając przedwczesnemu wyboczeniu wydrukowanego rusztowania. Z kolei wraz z wzrostem obciążenia, odkształcenie rusztowania pozwala na rozproszenie energii w płaszczyźnie horyzontalnej, prostopadle do kierunku działania siły.
Opracowana technika zapowiada się bardzo obiecująco pod kątem zastosowania na potrzeby produkcji wykładzin amortyzujących w budowie kasków, hełmów i ochraniaczy. Analizowane są także możliwości selekcji parametrów pozwalających na programowanie tłumienia wibracji w wybranym zakresie częstotliwości.
stories.tamu.edu
