Proprietà di flessione di materiali PLA biodegradabili prodotti mediante metodi di stampa 3D

I ricercatori studiano gli effetti dello spessore dei layer su campioni di PLA stampati in 3D
 

Un gruppo di ricercatori dell’Istituto nazionale aeronautico e spaziale ( LAPAN ) in Indonesia ha lavorato sulla caratterizzazione meccanica (proprietà di flessione) di materiali PLA biodegradabili prodotti mediante metodi di stampa 3D basati su estrusione (FDM, Fused Deposition Modeling, FFF). Numerose ricerche sono state condotte su vari parametri di stampa 3D , e questo team di ricerca ha scelto di concentrarsi sull’effetto di vari spessori di PLA stampati in 3D sulle proprietà di flessione nella loro nuova carta, dal titolo ” Effetto dello spessore dello strato delle proprietà di flessione del PLA ( PolyLactid Acid) mediante stampa 3D . “

L’abstract recita: “Lo studio inizia dalla produzione del solido modello 3D basato sugli standard ASTM per il test delle proprietà di flessione del materiale usando il metodo di piegatura a tre punti. Il test di flessione a tre punti è stato condotto con Tensilon Universal Testing Machine – E RTF-2410 con cella di carico da 100 kN, forma e dimensioni del provino secondo la misura standard ASTM D 790. Il risultato ha mostrato che lo spessore dello strato ha avuto un effetto sulla resistenza alla flessione del PLA campioni. Le massime resistenze alla flessione da Lt = 0,4 a 0,5 mm sono state significativamente aumentate. Inoltre, non vale nulla che la duttilità diminuisca con l’aumentare dello spessore dello strato. Secondo il risultato del test, la resistenza massima alla flessione si è verificata con uno spessore dello strato di 0,5 mm con 59,6 MPa e la resistenza alla flessione minima si è verificata con spessore dello strato di 0,1 mm con 43,6 MPa. Lo spessore dello strato superiore tendeva a promuovere una maggiore resistenza. Lo strato più spesso è il legame più forte nel mantenere la flessione del carico. In questo studio lo strato più spesso tende a mostrare una frattura del delamination di 90 gradi e lo strato più sottile tende a mostrare una frattura del delamination di 45 gradi secondo la direzione della stampa di ± 45 °. “

Il team ha citato altri ricercatori nel notare che mentre ” lo spessore dello strato è stato studiato estensivamente, dovrebbe essere ulteriormente analizzato ” a causa della disparità dei risultati riguardanti caratteristiche come la resistenza alla trazione e la resistenza alla flessione.

“Gli obiettivi di questa ricerca sono di conoscere l’influenza dello spessore dello strato {0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5} mm sulle proprietà flexurel della stampa 3D di acido polilattico (PLA)”, hanno scritto i ricercatori.

I ricercatori hanno deciso di analizzare le prestazioni flessurali dei campioni stampati in 3D con filamento PLA commerciale da 1,75 mm su una stampante 3D desktop FDM50-5050 di ZBOT.CC. Sono stati condotti test di flessione a tre punti per determinare la risposta alla flessione dei campioni stampati in 3D in termini di resistenza e rigidità.

“In questo studio, un campione solido è stato riempito con un perimetro raster analizzato, in cui il percorso dell’utensile è stato spostato dal perimetro con una distanza equivalente alla dimensione dell’ugello”, hanno spiegato i ricercatori.

I risultati mostrano che la resistenza alla flessione dei materiali PLA era in effetti significativamente influenzata dallo spessore dello strato dei campioni stampati in 3D.

“Lo spessore dello strato è direttamente correlato al numero di strati necessari per stampare una parte e quindi al tempo di stampa”, hanno scritto i ricercatori.

“Ogni campione ha lo stesso spessore di 4 mm, ma lo spessore dello strato del campione è diverso da {0.1, 0.2, 0.3, 0.4 e 0.5} mm per ottenere uno spessore di 4 mm. Il carico massimo ricevuto dal campione è diverso per ciascun campione, in modo che anche il valore della resistenza alla flessione sia diverso. L’effetto dello spessore dello strato sulle proprietà del flexurel era diverso per ciascun campione. In questo caso, lo spessore dello strato più elevato tendeva a promuovere una maggiore resistenza. Questi risultati sono stati conformi ai precedenti lavori con il PLA. “

Caratteristiche di frattura dei campioni di PLA con diverso spessore dello strato: (a) 0,1 mm, (b) 0,2 mm, (c) 0,3 mm, (d) 0,4 mm, (e) 0,5 mm.

I loro risultati hanno mostrato che, in termini di orientamento verticale, le resistenze alla flessione e alla trazione aumentavano sia quando lo spessore dello strato aumentava, sia che maggiore lo spessore dello strato, maggiore era la resistenza.

“Lo strato più spesso è il legame più forte nel mantenere il carico flettente”, hanno concluso i ricercatori. “In questo studio, lo strato più spesso tende a mostrare una frattura del delamination di 90 gradi e lo strato più sottile tende a mostrare una frattura del delaminazione di 45 gradi secondo la direzione della stampa di ± 45 °.”

In futuro, i ricercatori hanno in programma di studiare gli effetti dell’orientamento di costruzione, della velocità di avanzamento e della patch degli strumenti sulle proprietà meccaniche delle parti stampate in 3D.

Co-autori del documento sono A. Nugroho , R. Ardiansyah , L. Rusita e IL Larasati.

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