8. Właściwości cieplne materiałów izolacyjnych wykonanych w technologii druku 3D – wpływ optymalizacji struktury opartej na modelu piany Kelvina
Thermal properties of insulating materials manufactured with 3d printing technology – impact of optimization of structure based on Kelvin foam model
Anna Piwowar, Beata Anwajler, Piotr Szulc
izolacja cieplna, izolacje komórkowe, komórka Kelvina, stereolitografia (SLA), selektywne spiekanie laserowe (SLS)
Zamieszczony w:
Streszczenie:
Celem pracy było zbadanie właściwości cieplnych prototypowego kompozytu komórkowego. Materiał
badawczy posiadał złożoną strukturę wewnętrzną opartą na modelu piany Kelvina, wykonaną w technologii przyrostowej
stereolitografii (SLA) i selektywnego spiekania laserowego (SLS). Przeprowadzono badania eksperymentalne, na podstawie
których wyznaczono współczynnik przewodzenia ciepła oraz opór cieplny kompozytu w zależności od rodzaju tworzywa
użytego do jego druku 3D oraz liczby warstw w jego konstrukcji. Przeanalizowano próbki wykonane z różnego typu żywic
termoutwardzalnych, charakteryzujących się różnymi wartościami współczynnika emisyjności. Współczynnik ten jest silnie
związany z przepuszczalnością, refleksyjnością oraz absorpcyjnością użytych materiałów. Właściwości cieplne oznaczono dla
jedno-, dwu-, i trójwarstwowych kompozytów. Wykazano, że zarówno rodzaj materiału oraz liczba warstw kompozytu, mają
znaczący wpływ na jego właściwości termoizolacyjne. Określono optymalne parametry prototypowej izolacji wykorzystując
wielokryterialną analizę ANOVA. Z analizy przeprowadzonych badań wynika, że najmniejsza uzyskana wartość
współczynnika przewodzenia ciepła to 0,0250 W/(m·K), oraz największa wartość oporu cieplnego to 0,7926 (m2·K)/W. Obie
wartości otrzymano dla metalizowanego, trójwarstwowego kompozytu komórkowego, co wskazuje na duży potencjał
zastosowania prototypowego kompozytu na potrzeby termoizolacji.