3D and 4D printing of continuous carbon fibre composites: from structural applications to morphing
Impression 3D et 4D de matériaux composites à fibres de carbone continues : des applications structurelles au morphing de structures
Résumé
Additive manufacturing with continuous fiber reinforcements aims to create high performance parts and open up applications field for structural composites. However, information lacks regarding relationship between additive manufacturing process and induced properties and although about durability of those structure especially in a moist environment.
Humidity, often considered as a drawback in the literature about composites structures, can also be used as an advantage to develop hygromorph actuators able to modify their shape in response to moisture sorption. Those materials are increasingly being studied and their principle is based on a bilayer microstructure inspired from natural hydraulic actuators such pinecone scale leading to a differential hygroscopic expansion and thus out-of-plane morphing.
Aim of this work is to study hygro-sensitivity of continuous carbon fiber composites developed thanks to additive manufacturing and to use those materials to develop new multi-stimulable hygromorph actuators (temperature and humidity) with electro-heating induced thanks to conductive behavior of carbon fibers.
La fabrication additive de composites utilisant des fibres de renfort continues en vue d'applications structurelles est un champ d'étude émergeant. Cependant, des informations manquent encore concernant les relations entre le process et les propriétés induites ainsi que sur la durabilité de ces structures notamment vis-à-vis de l'humidité. L'humidité, régulièrement traitée comme un inconvénient dans la littérature sur les matériaux composites, peut cependant être utilisée comme un avantage afin de développer des actionneurs dits hygromorphes capables de se déployer grâce à l'absorption d'humidité. Ces matériaux sont de plus en plus étudiés dans la littérature et leur principe est basé sur une microstructure bilame, inspirée d'actionneurs hydrauliques naturels tel que l'écaille de pomme de pin, conduisant à un gradient de déformation hygroscopique dans la structure et à une déformation hors-plan. L'objectif de ce travail est d'étudier la sensibilité à l'humidité de matériaux composites renforcés de fibres de carbone continues élaborés par fabrication additive afin d'envisager leur utilisation en environnement sévère puis d'utiliser ces matériaux afin de développer des actionneurs hygromorphes multi-stimulables (température et humidité) avec un actionnement contrôlable grâce à un chauffage électro-induit utilisant le caractère conducteur des fibres de carbone.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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