Caratterizzazione preliminare del nuovo composito resistente all’usura basato su LDPE adatto alla stampa 3D FDM

Test dei compositi di vetro in polietilene a bassa densità nella stampa 3D FDM
La resistenza all’usura nei materiali stampati in 3D è fondamentale per molti utenti, con pochi studi di ricerca finora approfonditi su tali dettagli per le miscele ABS o PC-ABS. Gran parte della preoccupazione è centrata anche sulle proprietà meccaniche anisotrope, tutte in relazione alla “direzione dell’attrito”, con i loro risultati delineati in ” Caratterizzazione preliminare del nuovo composito resistente all’usura basato su LDPE adatto alla stampa 3D FDM “.

La distribuzione granulometrica della polvere di vetro ottenuta (a sinistra) e della polvere con granuli di polietilene a bassa densità (LDPE) (a destra).

Il polietilene a bassa densità (LDPE) è un polimero utilizzato in molti tipi diversi di imballaggi e gli autori sottolineano che è responsabile di una notevole quantità di rifiuti, che dovrebbero essere riciclati in modo ottimale nella stampa 3D FDM. E mentre questa non è certamente un’idea nuova, con l’esercizio del riciclaggio della plastica che è stata scartata e la macinazione in forma di pellet o polvere per il riutilizzo è completamente fattibile, non è un’abitudine che è ancora diventata diffusa tra gli utenti.

Nell’esplorazione del LDPE, gli autori sottolineano che non solo ha una resistenza e una rigidità inferiori, ma è anche responsabile di problemi di adesione e di elevato restringimento, tutte qualità che indicano la necessità di un materiale composito con il potenziale per aggiungere ceramica o metallo.

“Come accennato in precedenza, l’aggiunta di polveri ceramiche o metalliche al LDPE può migliorare il suo modulo di stoccaggio, ridurre il restringimento e aumentare le sue proprietà meccaniche. Attualmente, i compositi LDPE con un indice di flusso dello stampo (MFI) di 10 g / 10 min sono stati stampati con successo, quindi è possibile produrre un filamento composito LDPE per la stampa FDM realizzato con materiali di scarto “, hanno affermato i ricercatori.

Il LDPE come materiale di attrito offre potenziale, soprattutto quando la resistenza all’usura è un problema critico; ad esempio, le suole delle scarpe richiedono anche durezza, plasticità, elasticità e altro. Il LDPE può anche essere usato come riempitivo vicino alla superficie o nella creazione di prodotti come cuscinetti scorrevoli (comunemente usati con i mobili).

Il team ha creato un composito, riciclando ulteriormente con i rifiuti di vetro – ottenuti da parabrezza di automobili distrutti – perfezionando le proprietà tecnologiche e di resistenza all’usura e testandone i risultati.

I compositi hanno mostrato un’adesione adeguata degli strati, priva di crepe o vuoti. Il team di ricerca ha utilizzato un modello matematico per la velocità di avanzamento e la velocità di stampa, scoprendo in questo studio che il modulo più elevato consentiva una stampa più rapida, ma offriva anche un maggiore potenziale di difetti dovuti alla velocità. È stata rilevata anche una maggiore cristallinità, ma solo leggermente e “vicina al limite di errore”. L’aggiunta del vetro riciclato è stato un adeguato “rinforzo” secondo i ricercatori, che hanno scoperto che ha rafforzato ulteriormente la resistenza all’usura.

“È apparso un evidente effetto della direzione di attrito rispetto alla direzione del percorso stampato sull’usura, che era probabilmente correlato alle differenze nella rimozione dei prodotti di attrito dall’area di attrito per diversi layout del percorso di stampa rispetto alla direzione di attrito”, hanno concluso i ricercatori .

“Il composito LDPE con particelle di vetro auto-screen è un materiale promettente e dovrebbe essere studiato ulteriormente.”

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