I ricercatori dell’Università di Tecnologia Chimica di Pechino continuano la crescente tendenza a rafforzare i materiali esistenti con additivi, delineando le loro scoperte nei compositi funzionali recentemente pubblicati in Polycaprolactone / polisaccharide per la modellazione a deposizione fusa a bassa temperatura .
Sebbene oggi vi sia un’ampia varietà di compositi in uso, che vanno da combinazioni come il PLA di bronzo al carbonio e l’epossidico – e anche un elenco crescente di materiali di ispirazione bio – questo studio è unico in quanto i ricercatori hanno impiegato una tecnica di fusione a fusione aggiungendo diversi rapporti di amido. I compositi vengono utilizzati per molti progetti, metodi di produzione e motivi specifici diversi, ma per questa ricerca l’obiettivo era perfezionare ulteriormente la stampa 3D FDM migliorando:
Stampabilità
Resistenza alla trazione
Proprietà reologiche
Comportamenti di cristallizzazione
Spettacoli biologici
La stampa 3D FDM è uno dei metodi più comuni oggi utilizzati, offrendo accessibilità e convenienza agli utenti di tutto il mondo.
“Nel processo FDM, il materiale ha un’influenza molto significativa sulla qualità e sulla funzione dei prodotti stampati”, hanno affermato i ricercatori. “Pertanto, ha un alto significato teorico e un valore realistico per sviluppare materiali ad alte prestazioni per FDM.”
Il policaprolattone (PCL) è un poliestere che offre molti vantaggi da solo: dalla flessibilità e lavorabilità all’essere ecologico e biocompatibile; tuttavia, con l’aggiunta di altri materiali, è possibile evitare anche alcune delle sfide dell’utilizzo della PCL, evitando problemi come la resistenza alla fusione inferiore e il basso tasso di solidificazione.
Il composito è stato creato come segue:
“PCL, amido solubile, amido di mais e fecola di patate sono stati collocati in un essiccatore per soffiante ad aria a 50 ° C per 2 ore. Dopo l’essiccazione, 100 g di PCL sono stati rispettivamente miscelati con 1 g, 3 g, 5 g, 7 g, 9 ge 11 g di ciascun tipo di amido. Le miscele sono state accuratamente miscelate con un miscelatore ad alta velocità e quindi estruse da un estrusore bivite. “
I ricercatori hanno stampato in 3D i loro campioni, misurando 20 mm × 20 mm × 10 mm, su un replicatore X2 . Hanno quindi esaminato parametri, proprietà antibatteriche, citotossicità in vitro ed eseguito un’analisi statistica con circa tre campioni testati in ciascun “punto temporale”.
I campioni sono stati stampati in 3D usando PCL ‘incontaminato’, a temperature di 70 ° C, 80 ° C, 90 ° C e 100 ° C. In termini di mantenimento dell’integrità e del buon flusso di fusione, i ricercatori hanno notato temperature di 80 ° C e 90 ° C. L’intasamento dell’ugello ha iniziato a verificarsi quando la temperatura era inferiore a 80 ° C.
“Tuttavia, la qualità dei modelli PCL incontaminati stampati in 3D era ancora inferiore a quella dell’ABS”, hanno affermato i ricercatori..
È stato aggiunto l’amido, scelto per proprietà adeguate come diametro delle particelle, termostabilità e convenienza. Al PCL sono stati aggiunti vari supporti: 3 phr, 5 phr, 7 phr, 9 phr e 11 phr. I campioni del modello 3D hanno mostrato un miglioramento significativo con l’aggiunta di amido.
“L’aggiunta di amido ha migliorato la resistenza alla fusione e il tasso di solidificazione dei composti PCL / amido. L’amido ha aumentato la temperatura di cristallizzazione, il grado di cristallinità e il tasso di cristallizzazione dei composti PCL / amido, il che è stato utile per il processo FDM “, hanno concluso i ricercatori.
“Inoltre, la qualità dei prodotti stampati è aumentata da 3 phr a 9 phr. La completezza del modello stampato ha raggiunto 99 con un rapporto di amido di 9 phr. Quando sono stati aggiunti 11 phr di amido, la viscosità del composito fuso era troppo alta e ha bloccato l’ugello. Pertanto, 9 phr era il rapporto ottimale di amido per la stampa 3D di PCL. Il composito con 9 phr di amido ha avuto buone prestazioni nel processo FDM, che potrebbe essere fabbricato con precisione in costruzioni complicate. “
