Unik metode til at fremstille friformede strukturer af termoplast i mikropartikelformige geler

Fremstilling af 3D-friformede strukturer af termoplast, der involverer overhængende (ikke-forankrede) strukturer, fremvises med succes ved fused deposition modeling (FDM) og direkte blækskrivning (DIW), dog begrænset med hensyn til gældende materialer og trykbetingelser. 3D-print af friformede strukturer kræver støttematerialer, der muliggør print af termoplast på ikke-forankrede steder.

For at imødegå vanskeligheden ved friformfremstilling via ekstruderingsbaseret trykning, brugen af ​​mikropartikulære geler som indlejringsmedier er blevet udforsket bredt. Sådanne metoder kaldes samlet for embedded 3D printing (e3DP).

I disse demonstrationer, gelerne opførte sig som Bingham-plast med et lavt modul og lav flydespænding under trykning af lavviskose harpikser. e3DP muliggjorde friformfremstilling af forskellige materialer såsom silikoner, hydrogeler, støbelegeringer, kolloider, og hydrogeler indeholdende levende celler.

På trods af alle disse vellykkede undersøgelser, friformfremstilling af termoplast er ikke blevet påvist med e3DP. Dette skyldes, at den smeltede termoplast og dyserne typisk er højere end 100°C, og de er ikke kompatible med bæremediet bestående af mikropartikulære hydrogeler.

Forskere fra Singapore University of Technology and Design's (SUTD) Soft Fluidics Lab udviklede en simpel metode til at 3D-printe termoplast ved hjælp af indlejrede medier i fri form, benævnt friform polymerudfældning (FPP).

I FPP, mikropartikulære geler som omgivende medier tilbød samtidig to væsentlige funktioner. De mikropartikulære geler gav strukturel støtte til den trykte blæk og inducerede faseændringen af ​​den trykte blæk via nedsænkningsudfældning. 3D-print baseret på nedsænkningsudfældning med omgivende mikropartikler har frigjort muligheden for friformfremstilling af termoplast.

Undersøgelsen viste brugen af ​​både vandbaserede og ethanolbaserede mikropartikulære geler som omgivende geler, der gjorde det muligt at bruge det øgede antal opløsningsmidler og polymerer i FPP. Polymerblæk med lave polymerkoncentrationer (med lav viskositet) og blæk med pore-inducerende midler gav indre porøsitet til de trykte strukturer.

"Vores tilgang har overvundet begrænsningen af ​​brugen af ​​mikropartikulære medier til fremstilling af friformede strukturer af termoplast, for første gang, ved at bruge nedsænkningsfældning af polymerblæk i mikropartikelformige geler, " sagde hovedforfatteren til avisen Dr. Rahul Karyappa fra SUTD.

"FPP tilbyder en unik måde at fremstille mekanisk stærke komponenter bestående af termoplast i forskellige 3D-former uden støttematerialer. Dette udvider de tilgængelige teknologier til additiv fremstilling, " tilføjede hovedefterforsker, Lektor Michinao Hashimoto fra SUTD.