Optymalizacja właściwości materiałów 3D pochodzących z recyklingu

Producent drukarek 3D ponownie: 3D pracuje nad tym, aby ich drukarka Gigabot 3D mogła drukować z materiałów pochodzących z recyklingu, aby pomóc osobom z odległych społeczności stać się bardziej samowystarczalne. W artykule zatytułowanym "Fused Particle Fabrication 3-D Printing: Opticization of Materials and Mechanical Properties" zespół naukowców wykorzystał prototypową drukarkę Gigabot X 3D o otwartym kodzie źródłowym, aby przetestować i zoptymalizować przetworzone materiały do ​​drukowania 3D.

W badaniu przeanalizowano peletki i odciski z pierwszego tłoczenia PLA i porównano je z czterema polimerami poddanymi recyklingowi: PLA, ABS, PET i PP

"Charakterystyki wielkości różnych materiałów zostały skwantyfikowane za pomocą cyfrowego przetwarzania obrazu". naukowcy wyjaśniają. "Następnie zastosowano matryce prędkości i prędkości dyszy w celu zoptymalizowania prędkości drukowania i zastosowano test drukowania w celu zmaksymalizowania wydajności wytłaczarki dwustopniowej dla danego surowca polimerowego. Testy rozciągania ASTM typ 4 zostały wykorzystane do określenia właściwości mechanicznych każdego plastiku po wydrukowaniu za pomocą układu wytłaczarki z napędem cząsteczkowym i zostały porównane z drukowaniem drukarskim. "

Gigabot X pokazał, że jest w stanie drukować materiały Od 6 do 13 razy szybszy niż w przypadku tradycyjnych drukarek 3D w zależności od materiału, bez znaczącego zmniejszenia właściwości mechanicznych. Jest to znaczące, ponieważ za każdym razem, gdy polimer jest ogrzewany i wytłaczany, czy to podczas procesu wytwarzania włókien, czy też procesu drukowania 3D, jego właściwości mechaniczne ulegają pogorszeniu. Jedną z możliwości zmniejszenia degradacji - wyjaśniają naukowcy - jest drukowanie w formacie 3D bezpośrednio ze skrawków lub cząstek z recyklingowanego plastiku.

Gigabot X był także zdolny do drukowania w 3D z szerokim zakresem rozmiarów cząstek i dystrybucji , co otwiera więcej możliwości wykorzystania materiałów innych niż peletki i włókna ciągłe. Przetwarzanie materiałów było minimalne - musiano je tylko oczyścić i zmielić lub rozdrobnić. Przeprowadzono badania mechaniczne z wykorzystaniem wytrzymałości na rozciąganie i wykazano, że właściwości polimeru nie uległy degradacji; jednak naukowcy sugerują, że należy przeprowadzić dalsze testy mechaniczne, aby zbadać właściwości takie jak ściskanie, odporność na uderzenia, wytrzymałość na pękanie, testy pełzania, testy zmęczeniowe i wytrzymałość na zginanie.

Jest kilka ograniczeń związanych z prototypem Gigabot X, w tym niższa niż normalna rozdzielczość w płaszczyźnie XY. Ze względu na wysokie prędkości wymiany ciepła z dużego obszaru kontaktu z hotendem drukarki,części o wymiarach mniejszych niż 20 mm x 20 mm nie mogą być drukowane w 3D w wiarygodny sposób. Gigabot X również obecnie nie ma układu chłodzenia części, więc jest ograniczony w geometrii części, które może wydrukować. Jest to jednak nadal prototyp i dlatego można go uznać za pracę w toku.

Autorami artykułu są: Aubrey L. Woern, Dennis J. Byard, Robert B. Oakley, Matthew J. Fiedler, Samantha L. Snabes i Joshua M. Pearce.