Ivan Wu i Jeff Baur z Uniwersytetu Illinois opracowali metodę prefabrykacji płaskich struktur kompozytowych, podlegających geometrycznej transformacji pod wpływem polimeryzacji frontalnej. Zakłada ona druk 3D płaskich preform z ciągłymi włóknami węglowymi, impregnowanymi żywicą termoutwardzalną. Po zakończeniu procesu druku, struktura zbrojenia jest prasowana i pod wpływem światła UV ulega częściowemu utrwaleniu. Następnie materiał nasączany jest polimerowym żelem z DCPD (dicyklopentadien) i zamrażany na potrzeby składowania.
Pod wpływem ciepła 10–20 J, w obrębie żelu DCPD zachodzi polimeryzacja frontalna, której czoło przemieszcza się w materiale na drodze samonapędzającej się reakcji chemicznej. Polimeryzacji towarzyszą dwa zjawiska o zasadniczym znaczeniu dla przebiegu transformacji geometrycznej:
- rozszerzalność temperaturowa żelu w wyniku egzotermicznego charakteru polimeryzacji frontalnej,
- redukcja objętości żywicy w wyniku skurczu polimeryzacyjnego.
Nierównomierność pomiędzy rozszerzalnością temperaturową żelu i skurczem żywicy prowadzi do odkształceń geometrycznych o szybkim przebiegu (70 cm2/min), które mogą być programowalne, jeśli uwzględni się koncentrycznie rozprzestrzeniające się czoło polimeryzacji przy układaniu preform. Według koncepcji autorów, prezentowana metoda może być ekonomiczną alternatywą dla materiałów z pamięcią kształtu, których działanie zwykle wymaga znacznie wyższej temperatury aktywacji. Jak tłumaczy Wu, jednym z najbardziej obiecujących kształtów, które udało się otrzymać tą metodą był paraboliczny dysk. W ten sposób anteny satelitarne mogłyby być dostarczane na orbitę okołoziemską w postaci płaskich półproduktów, osiągających finalną geometrię in situ w wyniku reakcji polimeryzacji.
aerospace.illinois.edu
Ivan C.L. Wu & Jeffery W. Baur: Rapid forming of programmable shaped morphogenic composite through additive manufacturing & frontal polymerization, Additive Manufacturing, vol. 110, 104911, 2025
