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希腊研究人员确定再循环对ABS 3D打印材料的影响

希腊地中海大学的一项新研究调查了ABS细丝力学性能随循环而变化的情况。科学家对回收过程进行了实验模拟,重点是热机械处理并对FFF印刷零件进行了许多机械测试。结果,他们能够量化在该过程的每个阶段重复回收的影响。

回收方法流程图

不可生物降解的长丝

材料科学是3D打印的主要部分,因为在生产高性能零件时,所用的原料通常与机器一样重要。对于最流行的3D打印机-FFF系统-所使用的热塑性长丝可能会对环境造成非常有害的影响,而且通常是不可生物降解的。仅次于PLA的第二受欢迎的灯丝ABS就是其中一种。因此,下一个最佳选择是回收,再利用和重新利用ABS零件,使它们尽可能长时间远离垃圾填埋场。

据研究人员称,已经进行了一些专注于3D打印聚合物可回收性的研究。测试的方法之一涉及在测试其性能之前将塑料挤出并注塑成新零件。另一种引用的方法涉及将天然的可生物降解材料混合到聚合物基质中,以有效减少浪费的聚合物的原始量。然而,一个共同的主题是,随着再循环阶段数量的增加,机械性能趋于下降。这可能会导致研究人员在重复使用次数与保持所需的机械性能之间寻求精妙的“最佳结合点”。

再生丙烯腈-丁二烯-苯乙烯

考虑到临界点,研究人员出去购买了一大桶细粉ABS。将粉末拉成直径为1.75mm的原生长丝,然后将Flashforge Inventor用于3D打印一组测试样品。对初始样品进行拉伸,压缩,弯曲,冲击韧性和显微硬度测试,并记录结果。使用聚合物粉碎机将所有剩余的长丝回收再挤出,并在每个阶段监控机械性能。 ABS样品总共经历了六个重复使用周期。

用于各种机械测试的测试仪器

有趣的是,研究人员发现机械性能提高了大约30%,直到回收的第五阶段。最初的几个聚合物热循环过程会重新排列基质中的非晶态聚合物链节,从而增加存在的分子相互作用。这提高了ABS的稳定性和整体机械性能。在第五个循环后,化学降解开始发生,聚合物链开始断裂。 ABS链不再具有流动性,并且聚合物的玻璃化转变温度升高。这些结果提供了证据,证明ABS回收过程不仅对环境有益,而且具有“重大积极影响”。

机械测试结果

FFF长丝的研究是3D打印原料研究中最常见的研究之一。上个月,美国陆军公布了它正在研究的一种新型高强度聚合物长丝,它由ABS外壳和聚碳酸酯芯组成。这种长丝有望在战场上提供帮助,及时生产关键任务部件,而成本仅为传统部件的一小部分。在我国,研究人员开发了一种具有抗菌特性的掺有淀粉的聚己内酯(PCL)复合细丝。