希腊研究3D打印 ABS在多次循环利用中的性能变化

3D打印快讯
2020
05/25
09:43
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南极熊导读:3D打印材料的回收利用一直是研究人员关注的话题,因为这是保护环境的需要,然而在一般情况下材料回收再利用时会发生性能的下降,但希腊地中海大学却发现,3D打印ABS线材在前五次的回收利用中性能居然提高了。

2020年5月25日,南极熊从外媒获悉,希腊地中海大学研究了ABS线材在回收利用过程中的机械性能变化。科学家们对回收过程进行了实验模拟,重点研究了热力学,并对FFF 打印件进行了一系列力学测试。研究人员量化出了重复循环利用过程中每个阶段的影响。
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△ABS循环利用的流程图,图片来自HMU(希腊地中海大学)

不可生物降解的线材

材料科学是3D打印的重要组成部分,因为在生产高性能零件时,所使用的原料往往和机器一样重要。在最流行的3D打印机--FFF系统中,所使用的热塑性塑料线材会对环境产生非常大的破坏性影响,而且往往是不可降解的。ABS就是这样一种不可降解的材料,它是仅次于PLA的第二大热门线材。因此,接下来最好的选择是回收、再利用、再利用、再利用ABS部件,让它们尽可能长时间不被填埋。

据研究人员介绍,目前已经进行了几项针对3D打印聚合物的可回收性的研究。测试的方法之一是:
①将塑料挤出并注塑成新零件,然后再测试其性能。
②另一种被引用的方法是将天然可降解材料混合到聚合物基体中,以有效地减少聚合物的原始浪费量。

然而,一个共同的结果是,机械性能往往会随着回收阶段的增加而恶化。这可能导致研究人员在重复使用次数和保持理想的机械性能之间寻找一个微妙的平衡点。

再生丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的回收利用

考虑到这一平衡点,研究人员外出购买了一大桶细粉ABS。将这些粉末拉成直径1.75mm的线材,用闪铸 Inventor 3D打印了一组测试样品。对初始样品进行了拉伸、压缩、弯曲、冲击韧性和显微硬度测试,并记录了测试结果。剩余的线材会使用聚合物粉碎机进行回收并重新拉丝利用,并在每个阶段监测其机械性能。ABS样品共进行了6次循环再利用。

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△用于各种机械测试的仪器,图片来源:HMU

有趣的是,研究人员发现直到第五个循环阶段,机械性能提高了约30%。前几个聚合物热循环过程使基体中的无定形聚合物链节重新排列,增加了存在的分子相互作用。这改善了ABS的稳定性和整体机械性能。在第五个循环之后,化学降解开始出现,聚合物链开始分解。ABS链不再像以前那样具有流动性,聚合物的玻璃化温度增加。这些结果为ABS回收利用过程除了环境效益之外,还提供了 "显著的积极影响 "的证据。

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机械测试结果,图片由HMU提供

研究结果发表在论文 ‘Sustainable Additive Manufacturing: Mechanical Response of Acrylonitrile-Butadiene-Styrene over Multiple Recycling Processes’中。该论文由Nectarios Vidakis、Markos Petousis、Athena Maniadi、Emmanuel Koudoumas、Achilles Vairis和John Kechagias共同撰写。


编译自:3dprintingindustry



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