Einem etablierten slowakischen Wissenschafts- und Forschungsinstitut ist es in Zusammenarbeit mit einem privaten Unternehmen gelungen, einzigartige Polymerkomposite für den 3D-Druck herzustellen, die aus einer Polymermatrix und einem Füllstoff bestehen, wobei als Polymermatrix recyceltes Polyethylenterephthalatglykol (rPETG) verwendet wird und der Füllstoff eine Mischung aus expandiertem Graphit und Kohlenstofffasern in einem geeigneten Verhältnis ist.
Details:
Derzeit sind mehrere Prinzipien des 3D-Drucks bekannt. Das am häufigsten verwendete ist das FFF- (Fused Filament Fabrication) oder FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling). Das Prinzip dieser Methode besteht darin, dass das Filament in die Düse eingeführt wird und die entstehende Schmelze in wiederholten dünnen Schichten auf das Pad aufgetragen wird, bis ein dreidimensionales Objekt mit den gewünschten Formen und Abmessungen entsteht. Als Materialien für Filamente werden überwiegend polymere Werkstoffe verwendet, die sich in ihren mechanischen und thermischen Eigenschaften unterscheiden (z. B. Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polymilchsäure, Polyethylenterephthalat und andere). Neben polymeren Werkstoffen können die Filamente auch verschiedene Additive (Holzmehl, Keramikpartikel, Graphen etc.) enthalten, die der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder des Aussehens des Materials dienen. Ihr Nachteil ist, dass sie die rheologischen Eigenschaften der Schmelze erheblich beeinflussen oder an den Düsen abrasive Eigenschaften haben, was zu deren Verschleiß und häufigerem Austausch führen kann. Vor kurzem ist es einem Erfinderteam aus einem etablierten slowakischen Forschungsinstitut und einem erfolgreichen slowakischen Unternehmen gelungen, als Polymermatrix des Materials für den 3D-Druck recyceltes Polyethylenterephthalat-Glykol zu verwenden, das im Vergleich zu Polyethylenterephthalat eine höhere Schlagfestigkeit und Klarheit aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass es sich um ein recyceltes Material handelt, ist sein Preis um ein Vielfaches niedriger als der Preis von nicht recyceltem Polyethylenterephthalat. Außerdem spiegelte sich diese Tatsache nicht in den Eigenschaften des resultierenden 3D-Objekts wider. Um die mechanischen Eigenschaften (statisch und dynamisch) zu verbessern und das Gewicht des Endprodukts zu reduzieren, wurden in diese Polymermatrix Kohlenstofffasern in einem geeigneten Verhältnis mit expandiertem Graphit gemischt. Expandierter Graphit, der eine schmierende Wirkung hat, reduziert außerdem die abrasiven Eigenschaften der Kohlenstofffasern, verbessert die rheologischen Eigenschaften der Polymerschmelze mit Kohlenstofffasern und verleiht den Filamenten eine feine Rauheit, was zu einer leichteren Zuführung in die Düse führt. Dank der hohen Wärmeleitfähigkeit des expandierten Graphits ist es nicht notwendig, die Temperaturparameter bei der Verarbeitung zu verändern.
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