Pearce e la stampante 3D Cerebus open source in grado di stampare con alte temperature con PEKK e PEI

L’ultima stampante 3D open source di Pearce gestisce PEKK, PEI per meno di $ 1.000

Nel tentativo di indirizzo, tra le altre cose, la necessità di sterilizzare 3D-stampato dispositivi di protezione individuale fatto per combattere COVID-19, il laboratorio di Michigan Technological University ‘s professor Joshua Pearce ha sviluppato una stampante 3D open source in grado di stampare con alta -temperature plastiche, come polieterchetoneketone (PEKK) e polieterimmide (PEI, ULTEM). Non solo la stampante 3D FFF (Fused Filament Fabrication) risultante è in grado di stampare con questi materiali, necessari per la stampa 3D di parti ad alte prestazioni, ma il sistema costa meno di $ 1.000 in parti. I risultati del progetto sono stati pubblicati su HardwareX .

Per affrontare la carenza di forniture di fronte alla pandemia, una vasta gamma di individui e aziende ha iniziato a fornire materiali di stampa 3D, in particolare dispositivi di protezione individuale (DPI) come staffe per schermi e maschere facciali. Questi articoli sono stati generalmente considerati adatti per un uso, ma potrebbero avere la loro vita prolungata attraverso un’adeguata decontaminazione. Mentre l’acqua calda e saponosa potrebbe essere sufficiente in alcune circostanze, la natura porosa delle parti stampate in 3D suggerisce che i microbi potrebbero entrare nelle fessure invisibili di questi dispositivi, rendendoli potenziali portatori di malattie. L’unico modo per sterilizzarli completamente sarebbe esporli a temperature sufficientemente calde.

PEKK e PEI sono ben noti nel settore AM per la loro elevata resistenza e resistenza alla temperatura, tra le altre qualità. Questo, e il fatto che il PEI stampato in 3D sia stato certificato per l’uso negli aeromobili, ha reso questi materiali ideali per la stampa 3D di parti di livello tecnico per settori esigenti come aerospaziale, automobilistico e medico.

Fino agli ultimi anni, le uniche stampanti 3D in grado di stampare con tali polimeri erano prodotte da Stratasys con un prezzo di oltre $ 100.000. Più recentemente, una nuova ondata di macchine è arrivata sul mercato da artisti del calibro di 3DGence , Roboze , 3ntr e, sebbene abbiano notevolmente ridotto il nome del concorrente del marchio, possono costare tra $ 5.000 e $ 100.000. Il FUNMAT HT di INTAMSYS potrebbe essere il meno costoso, nella gamma di $ 6.000 (abbiamo recentemente pubblicato una guida all’acquisto per stampanti 3D polimeriche di livello industriale.)

Chiaramente, un prezzo così alto è fuori dalla portata di molti hobbisti, figuriamoci ingegneri e piccole imprese nei paesi del terzo mondo. Pertanto, se sono necessarie parti adeguate in una situazione di emergenza, come la pandemia COVID-19 in corso, è necessaria una soluzione più economica. Entra nel laboratorio Michigan Tech Open Sustainability Technology ( MOST ) del Prof. Pearce. Il laboratorio ha progettato la sua stampante Cerebus per avere tutte le capacità per fabbricare parti realizzate in PEKK, PEI e altre materie plastiche ad alta temperatura.

Il Cerebus è dotato di tre hot end E3D in grado di raggiungere i 500 ° C, oltre a un letto riscaldato capace di 200 ° C (anche da E3D), una camera riscaldata isolata con nucleo del riscaldatore da 1 kW, nonché una camera di tensione di rete e riscaldamento del letto per una stampa 3D rapida. Tutte queste caratteristiche rendono il dispositivo in grado di stampare PEKK e PEI con rispettivi punti di forza di 77,5 e 80,5 MPa.

Per dimostrare le possibilità, il laboratorio ha stampato in 3D maschere facciali open source realizzate in PEKK. La maschera è stata quindi posta in un forno a 120 ° C per 30 minuti per testare la sterilizzazione. La maschera non si è deformata e gli autori hanno sottolineato che la maschera potrebbe essere ricotta per migliorare la sua duttilità e ridurne la durezza.

Secondo gli autori dello studio, potrebbero essere apportati ulteriori miglioramenti al Cerebus. Sottolineano che gli strumenti nella macchina sono difficili da rimuovere o cambiare e per alcuni materiali è necessario un percorso di estrusione più breve, inclusi i filamenti caricati in fibra di carbonio. Sostengono inoltre l’uso di ingranaggi per estrusori a doppia trasmissione per i materiali sopra menzionati. Infine, sottolineano che, se la stampante fosse stata progettata per utilizzare pellet invece di filamenti, i costi delle materie prime potrebbero essere ridotti. Ciò consentirebbe anche di stampare più facilmente con materiali riciclati, poiché i frammenti di plastica riciclata non dovrebbero essere fusi e formati in un filamento prima dell’uso.

Come sempre, il Prof. Pearce e il suo laboratorio meritano un applauso per il loro lavoro volto ad abbassare continuamente i costi e aumentare l’accessibilità delle varie tecnologie. Proprio come Pearce ha sollecitato un nuovo paradigma di proprietà intellettuale (IP) per rendere più facile per le persone produrre dispositivi medici essenziali durante la pandemia, il suo laboratorio ha reso possibile a chiunque abbia accesso alle forniture necessarie di costruire un sistema in grado di stampare DPI sterilizzabili in 3D .

Con il Cerebus ora disponibile nel mondo, potremmo persino vedere alcune aziende tentare di vendere macchine da stampa PEKK ancora più convenienti. Anche se dobbiamo ancora vedere un’ondata di stampanti 3D in metallo ad arco a basso costo dopo che il laboratorio di Pearce ha creato un sistema open source per meno di $ 2.000 .

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