Naukowcy opracowali sposób na wydruki 3D wytrzymałe tak, jakby powstały w procesie formowania wtryskowego

Amerykańscy naukowcy opracowali metodę poprawy przyczepności międzywarstwowej drukowanych w 3D części z tworzywa sztucznego, poprzez zastosowanie nanorurek węglowych. W efekcie tych działań są w stanie uzyskiwać elementy, których wytrzymałość dorównuje tym, wykonanym w metodzie formowania wtryskowego.

Druk 3D w technologii typu FDM jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych na świecie metod wytwarzania przyrostowego. Spowodowane jest to nie tylko stosunkowo niskim progiem wejścia, ale również szeroką gamą możliwych do zastosowania polimerów, od zwykłego PLA po wysokowydajny PEEK. To co jednak nadal pozostaje największą wadą tej technologii, to stosunkowo niskie siły wiązania między kolejnymi warstwami modelu.

Powyższy problem wiąże się przede wszystkim z niską temperaturą wytłaczania, która nie pozwala na całkowite wtopienie jednej ścieżki ekstrudowanego filamentu w drugą. Rozwiązaniem może być dodatkowe wygrzewanie modelu po wydruku, ale wbrew pozorom nie jest to zbyt łatwe do realizacji. Powodem jest przede wszystkim fakt, że umieszczony w piecu wydruk nagrzewa się w całej swojej objętości, co bardzo często doprowadza do jego deformacji. Idealnym rozwiązaniem byłoby podgrzewanie samych połączeń warstw i to właśnie udało się uzyskać amerykańskim naukowcom.

Zespół z Texas A&M University ukierunkował zakres swoich badań na nanorurki węglowe, wykorzystując fakt, że nagrzewają się one pod wpływem działania prądu elektrycznego. Cały proces rozpoczyna się od pokrywania każdej kolejnej, drukowanej w 3D warstwy modelu, wspomnianymi nanorurkami węgla. W kolejnym kroku należy w jakiś sposób doprowadzić do tych miejsc prąd elektryczny. W tym celu naukowcy wykorzystują wiązkę naładowanych cząsteczek powietrza lub plazmy, które przenoszą ładunek elektryczny na powierzchnię drukowanej części. Przepływający prąd ogrzewa cząsteczki węgla, spajając ze sobą jednocześnie wszystkie warstwy wydruku.

W wyniku przeprowadzonych testów stwierdzono, że nowa metoda umożliwia uzyskiwanie części wytrzymałych tak, jak ma to miejsce podczas wytwarzania ich przy pomocy metody formowania wtryskowego. Tym samym właściwości mechaniczne elementów wykonanych obiema metodami stały się porównywalne.

Źródło: www.3dnatives.com