Ny opdagelse af plastbelægning giver større funktionalitet til 3D-print

Forskere og ingeniører har udviklet en ny belægning til plastpartikler, der bruges i 3D-print, hvilket øger deres funktionalitet markant og åbner op for nye muligheder for kommerciel anvendelse.

Forskere fra University of Nottingham's School of Chemistry og Faculty of Engineering har brugt superkritisk kuldioxid til at skabe en effektiv, effektiv og ren proces til at belægge PA-12-polymerpartikler, der bruges i en 3D-printproces

Forskerne har påvist, at de nye belægninger har evnen til at tilføje farve og anti-mug- og svampegenskaber til trykprocessen. Forskningen er blevet offentliggjort i Nature Communications .

En af de mest almindelige kommercielle 3D-printteknikker er pulverbedfusion eller lasersintring. I denne proces lægges et lag af fritflydende polymerpulver ned, og en laser styres af et computergenereret design og smelter pulveret lag for lag.

Et nyt lag pulver påføres det forrige lag, og igen smelter laseren pulveret sammen, mens det samtidig forankres til laget nedenunder. Denne proces fortsætter, indtil den designede del er færdig, ofte bestående af tusindvis af lag.

Polyamid-12 (PA12) er en stærk plastik, der ofte bruges i 3D-printindustrien til at printe komplekse og detaljerede dele, der almindeligvis anvendes i bil- eller rumfartsindustrien.

"Den virkelige fordel ved 3D-print eller additiv fremstilling ligger i design og produktion af skræddersyede og unikke genstande, men dets begrænsninger ligger i materialerne og paletten af ​​tilgængelige egenskaber, der begrænser den samlede anvendelsesplads.

"Denne nye proces giver en nem vej til udvikling af en bred vifte af materialeegenskaber uden at gå på kompromis med bearbejdeligheden," siger professor Christopher Tuck, professor i materialeteknik ved Center for Additiv Fremstilling på Det Tekniske Fakultet.

To nøgleegenskaber, som den nye proces kan levere, er tilføjelsen af ​​belægninger til farve og anti-svampe og anti-mug egenskaber. I øjeblikket er de eneste muligheder for producenterne grå eller hvide pulvere, og farve tilføjes efterfølgende, nu har teamet skabt en række farvede polymerer, der overtrækker PA-12-partiklerne.

"Der er nogle få udfordringer, som 3D-printindustrien står over for på grund af begrænsninger i funktionaliteten af ​​de anvendte polymerer. For at tackle nogle af disse udfordringer har vi skabt en enkel, men effektiv tilgang til at tilføje funktionalitet ved at belægge partiklerne. Vi har designet de farvede skalpolymer, så den passer til trykpolymerens mekaniske og termiske egenskaber.

"Vigtigst af alt har vi demonstreret dette med nøglepolymeren (PA-12), der er allestedsnærværende for industrien. Vores nye farvede polymerpulvere fungerer perfekt i de eksisterende kommercielt installerede maskiner," siger professor Steve Howdle, leder af School of Chemistry .

I øjeblikket kan genstande fremstillet ved hjælp af PA-12 ikke bruges i fugtige miljøer på grund af væksten af ​​skimmelsvamp og svampe. Den nye skalbelægning kan også bruges til at udvikle belægninger, der forhindrer dette i at ske, hvilket åbner nye muligheder for brug af 3D-printede objekter i nye områder.

Professor Howdle tilføjer, "En nøglefordel ved denne proces er, at den nemt kan inkorporeres i nuværende kommercielle 3D-printprocesser, og dette kan potentielt være transformerende for industrien i et udvidet omfang ved at introducere ny funktionalitet, forenkle processer og vigtigst af alt opnå alt dette bæredygtigt. ."

Flere oplysninger: Eduards Krumins et al., En let ettrinsrute, der introducerer funktionalitet til polymerpulvere til lasersintring, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47376-4

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af University of Nottingham