Effetto della porosità e della cristallinità sulle proprietà del PLA stampato in 3D

PLA nella stampa 3D FDM: studio degli effetti di porosità e cristallinità

Nel recente pubblicato ” Effetto di porosità e cristallinità sulle proprietà del PLA stampato in 3D “, i ricercatori internazionali esaminano ulteriormente la stampa 3D FDM (FFF) con il PLA, esaminando i cambiamenti fisici durante la fabbricazione. Principalmente, i ricercatori si sono preoccupati della connessione tra non solo la porosità e le proprietà meccaniche, ma anche la cristallinità.

Ricordandoci che può essere difficile trovare “condizioni di stampa ottimali” nella stampa 3D FFF, i ricercatori si sono preparati per creare diverse iterazioni – essendo particolarmente consapevoli che ciò è necessario quando il polimero è semi-cristallino – come nel caso del PLA. La biodegradabilità è uno dei maggiori punti di forza del PLA, insieme alla sua accessibilità e disponibilità. Molte opzioni sono offerte anche nel colore e nella trama. Il PLA offre tuttavia ancora delle sfide ed è soggetto a una conformazione disordinata dei cristalli.

“Questi cristalli sono metastabili sia alla temperatura della loro formazione che al di sotto. Dalla fusione, il polimero tende a cristallizzare nella forma α ma anche parzialmente cristallizza nella forma α ‘a temperature più basse “, hanno affermato i ricercatori. “In questo caso, il PLA presenta maggiori sollecitazioni interne e presenta una stabilità termica e meccanica inferiore. Inoltre, il processo di stampa forza il PLA semi-fuso a fluire attraverso un ugello stretto, e questo processo induce un orientamento delle catene polimeriche come investigato in uno studio precedente. “

Nello studio è stato utilizzato PLA 4043D (NatureWorks, Minnetonka, MN, USA), con filamenti fabbricati con un estrusore monovite. Un Ultimaker 3 è stato utilizzato nel test finale dei campioni. È stata quindi esaminata una sezione trasversale in modo che i ricercatori potessero scoprire di più sugli effetti della porosità. Durante lo studio, il PLA è risultato difettoso a causa del contatto degli ugelli con il polimero. Sono stati creati anche campioni sottili a quattro strati mentre i ricercatori hanno continuato ad espandere i loro studi.

La stampa 3D con PLA è attraente per molti utenti in tutto il mondo grazie alla facilità d’uso, alla convenienza e ad altre applicazioni. Il team ha scoperto che di solito è necessario un approccio di prova ed errore.

“Le indagini morfologiche sulle sezioni trasversali dei campioni hanno rivelato la formazione di numerosi pori nelle sezioni trasversali dei campioni, in particolare negli strati medio e superiore”, hanno concluso i ricercatori. “Inoltre, i campioni più sottili e le temperature più basse della piattaforma di costruzione hanno portato a proprietà meccaniche più elevate grazie a un grado di orientamento più elevato (come determinato dai modelli 2D-XRD).

“Inoltre, sono state trovate proprietà meccaniche inferiori quando era presente la forma cristallina instabile δ. Tuttavia, i moduli elastici di quasi tutti i campioni sono paragonabili a quelli del campione stampato ad iniezione (cioè quello isotropico). È stato studiato un trattamento termico (ricottura a 120 ° C per 10 minuti) al fine di rimuovere le sollecitazioni interne e modificare la cristallinità dei campioni stampati. “

La porosità continua ad essere un punto di preoccupazione nella stampa 3D in corso, ed è il centro di una serie abbondante di studi di ricerca di controllare la porosità con carbone attivo per eliminare con forza capillare , ed esaminando gli effetti sulle strutture reticolari .

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