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3D打印机使用中的材料研究


  随着3D打印的普及,废旧塑料的数量也在增加。尽管PLA是可生物降解的,但ABS是一种典型的不会降解的塑料,这会带来环境问题。在最近发表的“ 使用3D打印对多代丙烯腈丁二-苯乙烯(ABS)进行闭环制造的研究 ”一书中,几位作者探索了在多个回收阶段中使用熔融长丝制造(FFF)3D打印机制造的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的物理和机械性能的变化。

 

  在这项研究中,研究人员希望针对FFF系统的低功耗进行探索,这可能使其具有更大的可持续性制造。

 

  研究人员开始使用原始ABS进行测试,随后进行两个连续的闭环长丝挤出和3D打印阶段。在这项研究中,他们使用了100%回收的3D打印ABS,制成细丝以供重复使用,从而使他们能够一路研究参数和潜在缺陷。

 

  研究人员说:“据以前的研究报道,ABS在通过注塑和铸造成型回收后,熔体流动指数和机械性能会发生变化。但是,据我们所知,没有研究检查过使用AM的多个闭环回收阶段的影响,其中ABS的等级和热处理工艺与通过模塑工艺制造的有所不同。”

 

  将初榨ABS颗粒挤出为长丝,然后3D打印成零件。研究人员确保仅从一种来源使用塑料,以确保任何差异都可以直接比较。生产出均一尺寸的颗粒,用筛孔为5mm的筛子分离。

 

  研究人员说:“为了确定平均颗粒/颗粒大小,从原料批次中随机收集了20个ABS颗粒,并测量了它们的最长长度,并取平均值。”

   

 

  (a) 拉伸和压缩试样的相对印刷方向。

  (b)在其上进行了机械测试的通用测试机。

 

  虽然研究主要围绕原始ABS的使用,但研究团队还进行了一次,两次回收ABS的试验,以及90、80、70、60、50、40、30、20和10的样品%原始ABS。他们评估了挤出流速,3D打印和表征,聚合物分析以及机械性能表征。

 

  在某些情况下,“颗粒不均匀”会导致堵塞,以及由于尖锐的边缘而导致“钉扎”。研究人员尝试在挤出过程中搅拌颗粒以保持长丝正确流动。最终,研究团队发现FFF 3D打印机在回收的ABS上以及在几代回收之后都表现出色。他们认为该过程是成功的,并且确实可以作为具有“几代使用”的有效制造方法。

 

             

  (a) (i)描绘随挤出温度变化的挤出长丝直径变化的图;为了清楚起见,仅显示了原始,10%回收,50%回收和100%回收ABS的结果。

  (a) (ii)当挤出各自的ABS共混物以获得1.75mm的长丝直径时的温差。

  (b) (一)各种ABS共混物的挤出流速,其中包括回收到原始材料的百分比不同;为了清楚起见,仅显示了原始,10%回收,50%回收和100%回收ABS的结果。

  (b)(ii)形成直径为1.75毫米的长丝时,各种ABS共混物的挤出流速。

 

  “可以说,FFF目前在设计公司生产概念原型设备或制造玩具和模型等装饰性物品的生产中取得了最大的商业成功,这些玩具和模型通常没有严格的机械强度要求。因此,研究人员认为,使用一次或两次循环使用的再生ABS可以在此类应用中替代原始聚合物长丝,因为测得的机械强度下降不会影响最终零件或原型的功能。

 

  目前,对于各个级别的用户而言,无论是创建新材料和复合材料,改善附着力问题,还是制造工作站,ABS都是是最流行的3D打印机材料之一。

 

             

  比较使用:(a)原始。

  (b)一次循环。

  (c)两次循环ABS打印的3D压缩样品的压缩应力。

  (d)在两个空间方向上打印的各种ABS样品的压缩应变汇总。(e)所有压缩测试样品的结果汇总表。

  

  原文url:http://www.szcxsw.com/

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