Hiszpańscy naukowcy tworzą nowy materiał do druku 3D będący mieszanką ABS i TPU

23/06/19

Hiszpańscy naukowcy z Uniwersytetu w Cadiz opracowali nową mieszankę polimerów, która istotnie poprawia jakość druku 3D w technologii FDM / FFF, poprzez dużo lepsze wiązanie międzywarstwowe drukowanego modelu. Nowy rodzaj materiałów składających się z elastycznego TPU i wytrzymałego ABS domieszkowanych w różnych proporcjach, doskonale łączą się ze sobą na poszczególnych warstwach, równocześnie nie wykazując przy tym utraty granicy plastyczności.

Chociaż technologia FDM / FFF od blisko 30 lat z powodzeniem jest wykorzystywana w przemyśle, pewne wady tej metody w dalszym ciągu dyskwalifikują ją przy produkcji określonych typów aplikacji. W porównaniu z metodą formowania wtryskowego, właściwości mechaniczne wydrukowanego detalu mogą być nawet o 50% niższe niż z wtrysku. Popularny termoplast – ABS (w czystej formie), zmniejsza po wydrukowaniu swoją wytrzymałość na rozciąganie z 49,94 do 27,59 MPa. Złożone aplikacje mogą przez to być dużo słabsze z powodu braku jednorodnego rozkładu materiału w całej objętości oraz obecności szczelin pomiędzy poszczególnymi warstwami. To sprawia, że drukowane przedmioty o specyficznym kształcie mogą być bardziej łamliwe w porównaniu do jednorodnych detali powstałych w procesie formowania wtryskowego czy frezowania.

Naukowcy Alberto Sanz de Leon, Sergio I. Molina i A. Domínguez Calvo opublikowali pracę naukową, w której twierdzą, że mieszanki elastomerów termoplastycznych (TPE) są doskonałym rozwiązaniem powyższego problemu. Kompozyty materiałowe oparte o TPE mają dobre właściwości adhezyjne, a niektóre można drukować bez podgrzewanego stołu roboczego drukarki 3D. W swoich badaniach zmieszali ABS – jeden z najpopularniejszych termoplastów w druku 3D z TPU. Polimery zostały wymieszane w następujących proporcjach:

.

Z mieszanek zostały stworzone filamenty do druku 3D o średnicy 1,75 ± 0.10 mm i wadze 50 g. Testy były prowadzone na drukarce 3D Creality CR10. Optymalna temperatura druku 3D wyniosła 230°C (maksymalna testowana wyniosła 250°C), z kolei temperatura stołu była testowana w pełnym zakresie od temperatury pokojowej ~ok. 25°C do 90°C.

Najlepsze rezultaty udało się osiągnąć przy mieszance na poziomie 10-20% TPU, która gwarantuje doskonałe wiązania między warstwami bez zmniejszania granicy plastyczności detalu. Z kolei przy domieszkowaniu na poziomie 30% TPU – 70% ABS, modele mogą być z powodzeniem drukowane bez podgrzewania stołu roboczego. Naukowcy postrzegają swój materiał jako bardzo ciekawą alternatywę dla drukowania 3D z czystego ABS, zachęcając producentów filamentów do przyjrzenia się rezultatom ich badań. Te można przeczytać pod tym adresem.

Źródło: www.sciencedirect.com