Właściwości cieplne materiałów izolacyjnych wykonanych w technologii druku 3D – wpływ optymalizacji struktury opartej na modelu piany Kelvina

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.