Wielowarstwowe drukowanie 3D ulepszone dzięki nowemu wytłaczarce

Wielomateriałowe drukowanie 3D staje się coraz popularniejsze w przypadku nowszych drukarek 3D, ale wciąż istnieją wyzwania, aby warstwy z wielu materiałów były właściwie stosowane. W artykule zatytułowanym "Zwiększone wiązanie nie mieszających się polimerów poprzez ko-ekstruzję łączoną w modelowaniu z osadzaniem stopionym", para naukowców opisuje metodę zaprojektowaną w celu polepszenia siły wiązania części drukowanych z użyciem różnych materiałów.

" Ponieważ większość wielomateriałowych systemów FDM używa oddzielnych dysz dla każdego z materiałów, ogranicza to możliwość drukowania prawdziwych części FGM (funkcjonalnie sortowanych), ponieważ te drukarki produkują komponenty z bardzo wyraźnym przejściem z jednego materiału do drugiego ", podkreślają naukowcy . "Tak więc, urządzenia drukowane z tymi wielomateriałowymi systemami FDM są podatne na delaminację lub inne rodzaje uszkodzeń, gdy są obciążone mechanicznie lub termicznie z powodu potencjalnych problemów związanych z łączeniem materiałów."

Dlatego też naukowcy opracowali materiałowy system druku 3D FDM z pojedynczą dyszą zdolną do układania wielu materiałów, zmieniając kompozycję w sposób ciągły podczas drukowania. Zaprojektowali i wyprodukowali niestandardowy system tri-wytłaczarki z trzema obojętnymi kanałami. System może być stosowany do drukowania z mieszaniem lub bez niego, dlatego jest zdolny do drukowania zarówno poprzez współwytłaczanie obok siebie, jak i współwytłaczanie z mieszaniem.

Głowica tri-ekstrudera ma cztery główne komponenty : dwie prowadnice, rozdzielona komora stopu i dysza. Prowadnice mają radiator, który zapewnia, że ​​włókna nie osiągają temperatury powyżej temperatury zeszklenia.

"Dwa wloty są ustawione pod kątem pod kątem 45 ° do płaszczyzny poziomej od lewej i prawej strony w kierunku stopu -powierzchnia i dysza, a trzeci wlot jest ustawiony pod kątem 90 ° do płaszczyzny poziomej i koncentryczny względem komory stopu i wylotu dyszy "- wyjaśniają naukowcy. "Lewy i prawy wlot są używane do materiałów termoplastycznych, podczas gdy górny wlot jest przeznaczony do przyszłej pracy. W związku z tym górny wlot był zamknięty przy użyciu śruby M6 podczas całej pracy tutaj. "

Wytłaczarka została zainstalowana na drukarce Geeetech 3D. Aby włączyć mieszanie, do dyszy włożono statyczny spiralny mieszalnik, który następnie wkręca się w komorę roztopu. Kiedy stopione polimery przepływają przez mieszalnik, mieszają się przez chaotyczną adwekcję. Jako materiały do ​​badań wykorzystano ABS i HIPS CD3D .

Wytrzymałość na rozciąganie drukowanych części obok siebie i wymieszanych części była nie do odróżnienia, co wskazuje na wymieszanie nie ma negatywnego wpływu na wytrzymałość mechaniczną. Jednakże części drukowane obok siebie rozdzielają się po próbach rozciągania, podczas gdy wymieszane części pękają równomiernie na przekroju.

"Badania próbek wytłoczek potwierdzają, że wymieszane ze sobą wytłoczki współbieżne mają losowe, ale dobrze zgodne mechanicznie kluczowanie, w wyniku czego uzyskuje się podobną wytrzymałość końcową kopalnych wytłoczek obok siebie ", podsumowują naukowcy. "Co ważniejsze, próbki płaskie pokazują, że mieszanie zwiększa siłę adhezji dwóch sąsiednich osadzonych perełek o więcej niż 40%."

Wyniki sugerują, że mieszanie może skutkować wyższą wytrzymałością mechaniczną, o ile wszystkie pozostałe parametry są takie same. Przyszłe prace będą obejmować dalsze testy mechaniczne i drukowanie w 3D funkcjonalnie wykonanych materiałów.

Autorami artykułu są Mohammad Abu Hasan Khondoker i Dan Sameoto.