Forskare och ingenjörer har utvecklat en ny beläggning för plastpartiklar som används i 3D-utskrift, vilket avsevärt ökar deras funktionalitet och öppnar upp för nya möjligheter för kommersiell tillämpning.
Forskare från University of Nottinghams School of Chemistry och Faculty of Engineering har använt superkritisk koldioxid för att skapa en effektiv, effektiv och ren process för att belägga PA-12-polymerpartiklar som används i en 3D-utskriftsprocess
Forskarna har visat att de nya beläggningarna har förmågan att tillföra färg och antimögel- och svampegenskaper till tryckprocessen. Forskningen har publicerats i Nature Communications .
En av de vanligaste kommersiella 3D-utskriftsteknikerna är pulverbäddfusion eller lasersintring. I denna process läggs ett lager av fririnnande polymerpulver ner och en laser styrs av en datorgenererad design och smälter pulvret lager för lager.
Ett nytt lager av pulver appliceras på det föregående lagret och återigen smälter lasern samman pulvret samtidigt som det förankras i lagret under. Denna process fortsätter tills den designade delen är klar, ofta bestående av tusentals lager.
Polyamid-12 (PA12) är en stark plast som ofta används inom 3D-utskriftsindustrin för att skriva ut komplexa och detaljerade delar, vanligtvis används inom fordons- eller flygindustrin.
"Den verkliga fördelen med 3D-utskrift eller additiv tillverkning ligger i design och produktion av skräddarsydda och unika föremål, men dess begränsningar ligger i materialen och paletten av tillgängliga egenskaper som begränsar det totala applikationsutrymmet.
"Denna nya process ger en enkel väg till utvecklingen av ett brett spektrum av materialegenskaper utan att kompromissa med bearbetbarheten", säger professor Christopher Tuck, professor i materialteknik vid Center for Additive Manufacturing vid tekniska fakulteten.
Två nyckelfunktioner som den nya processen kan leverera är tillägget av beläggningar för färg och anti-svamp- och antimögelegenskaper. För närvarande är de enda alternativen för tillverkare grå eller vita pulver och färg läggs till efteråt, nu har teamet skapat en rad färgade polymerer som täcker PA-12-partiklarna.
"Det finns några utmaningar som 3D-utskriftsindustrin står inför på grund av begränsningar av funktionaliteten hos de polymerer som används. För att tackla några av dessa utmaningar har vi skapat ett enkelt men effektivt tillvägagångssätt för att lägga till funktionalitet genom att belägga partiklarna. Vi har designat de färgade skalpolymer så att den matchar tryckpolymerens mekaniska och termiska egenskaper.
"Det viktigaste är att vi har visat detta med nyckelpolymeren (PA-12) som är allmänt förekommande för industrin. Våra nya färgade polymerpulver fungerar perfekt i de befintliga kommersiellt utplacerade maskinerna", säger professor Steve Howdle, chef för School of Chemistry .
För närvarande kan föremål tillverkade med PA-12 inte användas i fuktiga miljöer på grund av tillväxt av mögel och svamp. Den nya skalbeläggningen kan också användas för att utveckla beläggningar som förhindrar detta från att hända, vilket öppnar upp för nya möjligheter för användning av 3D-utskrivna objekt i nya områden.
Professor Howdle tillägger, "En viktig fördel med den här processen är att den lätt kan införlivas i nuvarande kommersiella 3D-utskriftsprocesser och detta kan vara potentiellt transformerande för branschen genom att bredda omfattningen genom att introducera ny funktionalitet, förenkla processer och, viktigare, uppnå allt detta på ett hållbart sätt. ."
Mer information: Eduards Krumins et al, En enkel enstegsväg som introducerar funktionalitet till polymerpulver för lasersintring, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47376-4
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av University of Nottingham
