Czy dodanie drewna w proszku i smaru powoduje, że materiały drukowane PLA 3D są mocniejsze i bardziej elastyczne?

Ale podczas gdy PLA dobrze nadaje się do drukowania bardzo szczegółowych elementów, łatwiej jest je także łamać, chociaż materiał jest mniej podatny na pękanie podczas drukowania 3D przez wytłaczanie.

Wspólny zespół naukowcy z Shandong University of Technology, Shandong Research Center Inżynierii i Technologii Czystej Energii oraz Anhui Aile Door and Window System Engineering Co., Ltd. byli zainteresowani analizowaniem wad właściwości PLA, takich jak wysoka kruchość, słaba temperatura stabilność i niska temperatura zeszklenia, które ograniczają jego zastosowanie w dalszych zastosowaniach. Naukowcy chcieli również sprawdzić, czy mogliby zmodyfikować PLA, aby było lepiej.

Zespół opublikował ostatnio artykuł zatytułowany "Wpływ środka poślizgowego i hamującego na płynność i wytrzymałość kwasu polilaktynowego wzmocnionego proszkiem topolowym" Materiały do ​​drukowania 3D "przedstawiające i omawiające wpływ mączki drzewnej, środka poślizgowego i środka uelastyczniającego na płynność i siłę uderzenia materiałów do druku 3D PLA.

Streszczenie brzmi:" Trójwymiarowe (3D) materiały do ​​drukowania zostały wyprodukowane z użyciem kwasu polimlekowego (PLA) i proszku topoli za pomocą wytłaczarki dwuślimakowej i wytłaczarki do materiałów eksploatacyjnych do druku 3D. Środek smarny (TPW604) i elastomer poliolefinowy (POE) został zastosowany w celu poprawy płynności i wytrzymałości materiałów. Materiały do ​​drukowania 3D zostały przetestowane przez spektroskopię w podczerwieni, dyfrakcję rentgenowską, szybkość płynięcia stopu, zachowanie reologiczne, uderzenie i skaningowy mikroskop elektronowy. Wyniki pokazują, że proszek topoli może zmniejszyć siłę uderzenia PLA, taką samą jak TPW604. W przeciwieństwie do proszku topoli, TPW604 może poprawić płynność materiałów do drukowania 3D. POE może wypełnić puste przestrzenie utworzone przez proszek topoli w PLA, zwiększyć kompatybilność interfejsu pomiędzy proszkiem topoli i PLA, i skutecznie poprawić płynność i siłę uderzenia materiałów do drukowania 3D. "

Materiały do ​​drukowania 3D FDM muszą spełniają wymagania środowiskowe (tj. są bezpieczne, nie drażniące i nietoksyczne), nadają się do temperatury topnienia i mają niski skurcz i wysoką wytrzymałość mechaniczną.

W przeszłości inni badacze próbowali wzmocnić i modyfikować materiały PLA przez zmieszanie ich z materiałami, takimi jak plastikowy polikaprolakton (PCL), hydroksyapatyt, glikol polietylenowy (PEG) i modyfikowane nanokryształy celulozy. Ale ze względu na niski koszt i bogate źródło, wzmocnienie włóknami jest najczęstszym sposobem modyfikacji PLA.

Inni badacze dodali kokossproszkować do PLA, napełnić mąką drzewną i zmieszać z mąką drzewną, chociaż wyniki z mąki drzewnej wykazały, że ma ona negatywny wpływ na reologię PLA. Zatem włókno może również negatywnie wpływać na PLA, zwiększając jego lepkość i zmniejszając jego wskaźnik płynięcia, między innymi.

"Jako rodzaj kompozytu drewniano-plastycznego (WPC), kompozyty drewno / PLA mają wady WPC "- napisali naukowcy. "Włókno drewna mogłoby skutecznie poprawić wytrzymałość mechaniczną PLA. Mąkę drzewną można nie tylko równomiernie zdyspergować w matrycy PLA, ale również skutecznie kapsułkować za pomocą makrocząsteczki PLA. Włókno drzewne ograniczyłoby jednak ruch makrocząsteczkowych łańcuchów PLA, co mogłoby spowodować znaczne obniżenie zdolności krystalizacji. Twardość udarowa kompozytów drewno / PLA jest słaba i kruche pęknięcie nastąpiłoby pod wpływem siły zewnętrznej, która jest podobna do czystej PLA. "

Naukowcy zdecydowali się spróbować i wzmocnili PLA mączka drzewna - dokładniej, proszek topoli - do wytworzenia nowego materiału do druku 3D i próba zmiany płynności i twardości materiału poprzez dodanie środka smarnego i środka uelastyczniającego. Materiały zostały wykonane przy użyciu wytłaczarki do materiałów eksploatacyjnych 3D w temperaturze 180 ° C.

"Oto główne wnioski, które można wyciągnąć z badań: dodatek proszku topoli był szkodliwy dla płynności i wytrzymałości PLA z powodu aglomeracji "- podsumowali naukowcy. "Chociaż środek smarny poprawił płynność, zmniejszył siłę uderzenia materiałów do drukowania 3D. Ponadto efekt środka hartującego był zgodny z oczekiwaniami. POE nie tylko poprawił płynność i wytrzymałość materiałów do drukowania 3D, ale także im wyższa zawartość, tym lepsza właściwość w pewnym zakresie ze względu na efekt POE na mączce drzewnej. Rozważając, materiały do ​​drukowania 3D przygotowane w tym badaniu mogą nie tylko nadawać się do druku 3D, ale także być przyjazne dla środowiska i obiecujące w dziedzinie druku. "

Tak więc, choć sprawy nie układały się tak dobrze, jak naukowcy mogli mieć nadzieję, że ich praca może zaoferować teoretyczne podstawy do opracowania nowych materiałów do drukowania 3D, oprócz zapewnienia "teoretycznych wskazówek dla naukowego określenia pól zastosowań."