Mieszanie PLA i PBS tworzy lepsze włókno do drukarek 3D

W artykule zatytułowanym "Przygotowanie i charakterystyka mieszanek polietylenowych (bursztynianu butylenu) / polilaktydu do modelowania metodą topienia przy pomocy druku 3D", grupa naukowców omawia, w jaki sposób opracowali nowy rodzaj biodegradowalnego materiału o wysokiej wytrzymałości i wytrzymałości do wykorzystania do drukowania 3D FDM. Szereg materiałów polimerowych na bazie poli (butylobursztynianu) (PBS) zmieszano z PLA. PLA, jako popularny i skuteczny materiał do drukowania 3D, jest kruchy z ekstremalnie niskim wydłużeniem przy zerwaniu, dlatego konieczne jest opracowanie lepszych, bardziej plastycznych materiałów. PBS jest semikrystalicznym polimerem alifatycznym o doskonałej przetwarzalności, stabilności termicznej i biodegradowalności. Jest również wysoce plastyczny i ma stosunkowo niską temperaturę topnienia.

"Jednak istnieje niewiele opublikowanych badań nad drukowaniem 3D za pomocą PBS" - podkreślają naukowcy. "Jednym z powodów jest to, że jego mała wytrzymałość stopu utrudnia ciągłe formowanie monofilamentu podczas wytłaczania, co powoduje, że drukowanie kończy się niepowodzeniem w połowie. Co więcej, zniekształcenie wywołane przez stosunkowo duży skurcz objętości podczas chłodzenia prawdopodobnie ma miejsce po krystalizacji, co skutkuje wadliwymi produktami. Dlatego też modyfikacja PBS jest niezbędna, aby rozwiązać wyżej wymienione wady i uczynić materiał odpowiednim do drukowania FDM. "

Mieszanie obu materiałów może łączyć ich zalety i rekompensować ich słabości. Naukowcy przygotowali mieszanki PBS / PLA o różnych składach z zamiarem walidacji ich przydatności do druku 3D. Badano właściwości reologiczne, termiczne i mechaniczne mieszanek, a różne próbki drukowano 3D z włóknami w celu oceny ich przydatności do technologii druku 3D FDM. Oceniono również siłę wiązania między warstwami w drukowanych materiałach 3D.

Wszystkie mieszanki, według naukowców, wykazały doskonałe właściwości przetwórcze i można je wytłaczać jako monofilamenty o średnicy 1,75.

" Wraz ze wzrostem zawartości PBS dochodzi do wydłużenia przy zerwaniu i udarności mieszanek "kontynuują. "Jednakże zniekształcenie zadrukowanych prętów wzrasta z powodu większego skurczu objętościowego wynikającego z wyższego stopnia krystaliczności w mieszankach. Ponadto, wytrzymałość wiązania międzywarstwowego poprawia się ze względu na zmniejszoną lepkość stopu. Gdy zawartość PLA w mieszankach jest nie mniejsza niż 40% wag., Drukowanie FDM może przebiegać płynnie bez zauważalnego zniekształcenia lub oderwania od platformy w pomieszczeniutemperatura. PBS60 / PLA40 i PBS40 / PLA60 są optymalnymi kompozycjami mieszanek, biorąc pod uwagę zarówno wytrzymałość materiału, zniekształcenie drukowanych prętów, jak i wytrzymałość wiązania międzywarstwowego. "

Modele z porowatymi strukturami mogą być z powodzeniem drukowane w 3D przy użyciu PBS60 / PLA40 i Otrzymano filamenty PBS40 / PLA60, a także dobrą dokładność wymiarową i błyszczący wygląd drukowanych struktur. Mieszanki okazały się mieć zarówno wysoką sztywność, jak i doskonałą ciągliwość w porównaniu z komercyjnymi materiałami do druku 3D.

"Ponadto, przy stosunkowo niskiej temperaturze drukowania i braku potrzeby podgrzewania platformy nośnej, materiały te przemawiają za spotkaniem energooszczędne i przyjazne dla środowiska wymagania ", podsumowują naukowcy. "W związku z perłowym połyskiem i dobrymi właściwościami mechanicznymi oraz dokładnością wymiarową, mieszanki PBS / PLA na bazie biologicznej są nowymi obiecującymi materiałami do wytwarzania włókien FDM do zastosowań w wielu dziedzinach, w szczególności do projektowania architektonicznego. Ponadto oczekuje się, że nasze badanie dostarczy metod oceny, czy termoplastyczny materiał polimerowy nadaje się do drukowania FDM, czy nie. "

Autorami artykułu są Qing Ou-Yang, Baohua Guo i Jun Xu CD3D .