Londyn: Naukowcy wykorzystują metodę Drop-on-Demand do druku lateksu i gumy 3D

Autorzy Miguel A. Quetzeri-Santiago, Clara L. Hedegaard i J. Rafael Castrejón-Pita zdają sobie sprawę, że podczas gdy wiele firm interesowało się elastomerami i gumami w produkcji addytywnej, produkt końcowy często był gorszy do tych wykonanych w tradycyjnych procesach. Ciekłe elastomery również uznano za opcję, ale ograniczenia lepkości uniemożliwiały ich stosowanie lub sukces w produkcji. Zatykanie i aglomeracja również potykały się.

Dzięki drukowaniu atramentowemu na żądanie naukowcy zastanawiali się nad sposobem na ominięcie wcześniejszych wyzwań i skorzystanie z drukowania kroplami, które można wydrukować blisko siebie, następnie łączy się i tworzy silne warstwy. Proces może być napędzany przez różne rodzaje pulsacji ciśnienia, które powodują wyrzucanie kropel z dyszy. Do zalet tego procesu należą:

Dwie głowice drukujące, jedna mała i jedna duża, zostały utworzone w laboratorium, z generatorami impulsów napędzającymi siłownik - a każdy impuls daje jedną kroplę:

„Mała głowica drukująca wykorzystuje głośnik o średnicy 20 mm (8 omów, 0,1 W), ma wewnętrzną objętość zbiornika cieczy 4 ml i stożkową dyszę o średnicy zewnętrznej 1,0 mm” - stwierdzili naukowcy. „Większa głowica wykorzystuje głośnik Visaton Structure-Borne Driver (8 Ohm, 25 W) z 9 ml zbiornikiem objętości i stożkową dyszą 0,85 mm.”

Tusze użyte w tym badaniu były następujące:

„Chociaż możliwość druku atramentowego nierozcieńczonego ciekłego lateksu jest interesującą perspektywą samą w sobie, możliwość dodawania cząstek stałych w celu utworzenia atramentu koloidalnego poszerza rynkowe zastosowania tej techniki” - stwierdzają autorzy. „Dodatek cząstek można wykorzystać do wzmocnienia pozytywnych właściwości mechanicznych lub poprawy innych właściwości, takich jak przewodność cieplna i elektryczna, sztywność lub elastyczność danego konstruktu. Ponadto obejmuje to możliwość ponownego wykorzystania odrzuconych materiałów gumowych w postaci sproszkowanej gumy w proszku (MRP) w produkcji nowych produktów. ”

W przypadku druku 3D zespół badawczy załadował każdą głowicę drukującą, kontrolując przeciwciśnienie i monitorowanie czasu trwania i intensywności impulsu. Każda kropla miała się połączyć w formę, budując z warstw. Zastosowali dwie różne metody utwardzania, za pomocą powietrza otoczenia i gorącego powietrza. Ciągły druk czystego ciekłego lateksu został zauważony jako „spójny i niezawodny” w ramach czasowych do jednej godziny CD3D .

Dodając proszek parlonowy lub mikronizowany proszek gumowy (MRP), autorzy odkryli, że oba materiały mają tendencję do Zlepić się razem w dyszę, aw druku z MRP „guma z litej opony może być wyraźnie widoczna w większości kropelek”. Naukowcy twierdzą, że lepsza procedura mieszania i większe wibracje zbiornika głowicy drukującej mogą poprawić te problemy. Zauważyli również, że cząstki MRP połączone z lateksem zmniejszają elastyczność, ale nie mają żadnego wpływu na sztywność. Podsumowując, ich praca nad drukowaniem 3D wysokiej zawartości lateksu z zawartością substancji stałych okazała się sukcesem, a naukowcy stwierdzili, że badanie to oferuje „nowe możliwości” w zakresie recyklingu odpadów opon.

„Możliwość drukowania z dużym obciążeniem cząstek ( lateks o wysokiej zawartości substancji stałych z dodatkiem proszku parlonowego lub MRP) i niejednorodny rozkład wielkości cząstek pokazuje, że konstrukcja głowicy drukującej może działać w szerokim zakresie ładunków cząstek stałych ”, podsumowali naukowcy. „To wielki postęp, ponieważ większość konwencjonalnych drukarek 3D opartych na drukarkach atramentowych nie może działać z lepkimi cieczami lub cieczami z ładunkiem cząstek stałych.”

„Niezawodna metoda AM z płynnym lateksem przyniosłaby wielkie korzyści przemysł, zmniejszając koszty produkcji (nie są potrzebne żadne formy) i dodając bezprecedensowy stopień elastyczności w procesie produkcji. Ponadto badanie podkreśliło nowatorską metodę recyklingu zużytych opon. Dzięki tej pracy można przewidzieć, że w przyszłości będziemy mogli tworzyć drukowane obiekty 3D z odpadami opon gumowych, rozszerzając obecne metody recyklingu i zarządzania odpadami. ”