Styrkan hos 3D-tryckta produkter kan förbättras genom en ny teknik utvecklad av forskare vid UT och Oak Ridge National Laboratory.

Den nya processen, som använder UV-strålning, kan stärka bindningar av 3-D-tryckta material för att motstå 200 procent mer tvärspänning, enligt en studie publicerad i Makromolekyler .

Fused Deposition Modeling (FDM) är en populär teknik inom tillverkningsindustrin och används regelbundet vid utskrift av prototyper, formar av industriella processer, och skräddarsydda delar inom många industriområden. I FDM, en filament passerar genom ett uppvärmt munstycke och avsätts lager för lager för att skapa en struktur.

"Det finns ungefär ett halvdussin metoder för 3D-utskrift, och brist på skiktvidhäftning är ett problem i dem alla. Detta betyder att många av dessa material är spröda, så de klarar inte mycket påfrestningar innan de går sönder, " sa medförfattaren Mark Dadmun, professor i kemi vid UT och en ORNL–UT gemensam fakultetsmedlem.

Dadmun och hans team blev intresserade av detta problem när en 3-D-printad bil tillverkades på ORNL. "Även om detta var en fantastisk prestation, dessa bilar är faktiskt inte körbara eftersom de har svagheter. Om det någonsin skulle ha varit en krasch, dessa bilar skulle splittras."

Dessa svagheter är resultatet av dålig skiktvidhäftning på grund av den skrymmande naturen och minimerade interaktioner av polymerkedjor mellan skikten. Men Dadmun hade en idé att lösa detta problem.

"Vi fann att att göra kemiska bindningar över lagren av tryckt produkt skulle stärka föremålet, eftersom molekylerna nu är sammanbundna istället för att vara i lager där molekylerna bara flyter bredvid varandra, sa Dadmun.

I den nya processen, kemiska bindningar bildas när ett UV-ljus appliceras under utskrift. UV startar en reaktion som binder tryckmaterialet, övervinna problemet och skapa starkare material. Metoden är lätt att implementera och erbjuder förbättringar i FDM för flera material.

Dadmun och hans kollegor arbetar nu med att utöka denna metod till andra material.

"I sista hand, vi vill ta 3-D-utskrift från en tillverkningsteknik till en tillverkningsteknik, sa Dadmun.