芬兰:阿尔托大学研究人员对3D生物复合材料的糊状挤出和紫外线固化进行了实验

发布者:匿名 2019-06-05 浏览量:2427


阿尔托大学的研究人员正在进一步研究生物复合材料的3D打印技术,结合了紫外线固化和糊料挤出的新技术。芬兰科学家概述了他们在“3D生物复合材料的紫外辅助糊挤出及后挤出紫外固化的力学性能”中的发现,芬兰科学家向我们介绍了混合制造的新发展。

在提供“具有生态优势”的替代方案中,作者能够使用新颖的高填充浆料在3D打印中创建复杂形状。

测试材料的流变行为,(b)配备有紫外线固化装置的挤出机头的照片和方案,(c)紫外线固化的生物复合材料的打印方法。AA,丙烯酸CA,醋酸纤维素FS,气相二氧化硅紫外线。

研究以一种新型生物复合材料为中心,该复合材料具有创造结构稳定结构的先决机械性能。新材料由定制的现场3D打印机挤压而成,包括:

•丙烯酸

•醋酸纤维素

•A-纤维素

•气相二氧化硅

目前,光聚合物在主流3D打印中被广泛使用,但这项研究,研究人员希望提高设计的效率和复杂性,产生更好的支撑材料,降低成本,减少浪费和对环境的影响。虽然许多纤维素衍生物已经在使用,但研究人员继续“探索这种材料的优势”,同时还创造了一种依赖于高木材含量的新型生物复合材料。

打印十种不同的拉伸试验棒,包括紫外线和紫外线。他们指出,使用紫外线时,由于较少的塌陷和形状的稳定性,需要较少的挤出。结果还表明,打印过程中紫外光固化的样品与之后才进行紫外光固化的样品相比,表现出更大的变形。

研究人员指出,“在打印过程中固化样品时,断裂负荷和断裂延伸率显著提高。”

在这项研究中,该团队确实遇到了挑战,但正如他们所指出的那样,用糊剂挤出可能很困难,而且在遇到故障时必须考虑到这一点:

“毛孔和打印故障可能导致统计异常值,并且对打印过程的改进控制可能导致显著提高的机械性能。此外,延长固化时间可能会导致更高的拉伸和压缩测试值;这种材料的理想固化时间尚未研究......”

他们还发现,在沉积下一层之前,紫外线剂量必须足够固化每一层,同时找到适当的挤出速度以减少气孔问题。最终,研究人员意识到需要更多的测试,需要一系列不同的参数,以及垂直打印的样品的拉伸测试。他们发现,在当前构建体积高度限制下,这是不可能完成的。

(a)用紫外线挤出材料,(b)挤出没有紫外线的材料和(c)通过视频记录系统观察,(d)拉伸测试样品的3D扫描,(e)打印后紫外线固化时打印的拉伸试验棒,(f)在打印期间紫外固化时打印的拉伸测试条,(g)压缩的拉伸试验应力-应变曲线打印过程中和打印后的紫外线固化。3D,立体。

最后,未来的工作需要探索更高纤维素含量的潜力,以及添加碳纳米管等特殊材料以增强复合材料的性能。研究人员总结道“此外,应进行具有不同关键工艺参数的进一步测试,以优化浆料的机械性能。最终,这种紫外光辅助打印概念可以扩大规模,用于增加喷嘴直径的大型封装包装,以便更快地生产大型生物复合材料部件。

“这些结果可能会转移到其他挤出材料上,导致新的应用和更复杂的形状。特别是对于通过挤出具有低透光度树脂挤出而成的大部件,在打印过程中,必须遵循此处提供的系统进行紫外线固化。”

生物打印技术和相关技术对当今的研究人员非常感兴趣,因为他们在许多行业中继续取得令人印象深刻的进展,并将重点放在医学领域。紫外线固化很常见,科学家、工程师和广泛的用户继续尝试不同的方法和材料,从可拉伸弹性体到新设计的树脂或具有形状记忆4D功能的组件。

了解有关紫外线辅助浆料挤出的更多信息。

[来源/图片:'3D打印生物复合材料的紫外辅助糊料挤出和挤出紫外固化的机械性能']

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