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              希臘研究3D打印 ABS在多次循環(huán)利用中的性能變化

              科研前沿
              2020
              05/25
              09:43
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              南極熊導讀:3D打印材料的回收利用一直是研究人員關注的話題,因為這是保護環(huán)境的需要,然而在一般情況下材料回收再利用時會發(fā)生性能的下降,但希臘地中海大學卻發(fā)現(xiàn),3D打印ABS線材在前五次的回收利用中性能居然提高了。

              2020年5月25日,南極熊從外媒獲悉,希臘地中海大學研究了ABS線材在回收利用過程中的機械性能變化。科學家們對回收過程進行了實驗模擬,重點研究了熱力學,并對FFF 打印件進行了一系列力學測試。研究人員量化出了重復循環(huán)利用過程中每個階段的影響。
              △ABS循環(huán)利用的流程圖,圖片來自HMU(希臘地中海大學)

              不可生物降解的線材

              材料科學是3D打印的重要組成部分,因為在生產(chǎn)高性能零件時,所使用的原料往往和機器一樣重要。在最流行的3D打印機--FFF系統(tǒng)中,所使用的熱塑性塑料線材會對環(huán)境產(chǎn)生非常大的破壞性影響,而且往往是不可降解的。ABS就是這樣一種不可降解的材料,它是僅次于PLA的第二大熱門線材。因此,接下來最好的選擇是回收、再利用、再利用、再利用ABS部件,讓它們盡可能長時間不被填埋。

              據(jù)研究人員介紹,目前已經(jīng)進行了幾項針對3D打印聚合物的可回收性的研究。測試的方法之一是:
              ①將塑料擠出并注塑成新零件,然后再測試其性能。
              ②另一種被引用的方法是將天然可降解材料混合到聚合物基體中,以有效地減少聚合物的原始浪費量。

              然而,一個共同的結果是,機械性能往往會隨著回收階段的增加而惡化。這可能導致研究人員在重復使用次數(shù)和保持理想的機械性能之間尋找一個微妙的平衡點。

              再生丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的回收利用

              考慮到這一平衡點,研究人員外出購買了一大桶細粉ABS。將這些粉末拉成直徑1.75mm的線材,用閃鑄 Inventor 3D打印了一組測試樣品。對初始樣品進行了拉伸、壓縮、彎曲、沖擊韌性和顯微硬度測試,并記錄了測試結果。剩余的線材會使用聚合物粉碎機進行回收并重新拉絲利用,并在每個階段監(jiān)測其機械性能。ABS樣品共進行了6次循環(huán)再利用。

              △用于各種機械測試的儀器,圖片來源:HMU

              有趣的是,研究人員發(fā)現(xiàn)直到第五個循環(huán)階段,機械性能提高了約30%。前幾個聚合物熱循環(huán)過程使基體中的無定形聚合物鏈節(jié)重新排列,增加了存在的分子相互作用。這改善了ABS的穩(wěn)定性和整體機械性能。在第五個循環(huán)之后,化學降解開始出現(xiàn),聚合物鏈開始分解。ABS鏈不再像以前那樣具有流動性,聚合物的玻璃化溫度增加。這些結果為ABS回收利用過程除了環(huán)境效益之外,還提供了 "顯著的積極影響 "的證據(jù)。

              機械測試結果,圖片由HMU提供

              研究結果發(fā)表在論文 ‘Sustainable Additive Manufacturing: Mechanical Response of Acrylonitrile-Butadiene-Styrene over Multiple Recycling Processes’中。該論文由Nectarios Vidakis、Markos Petousis、Athena Maniadi、Emmanuel Koudoumas、Achilles Vairis和John Kechagias共同撰寫。


              編譯自:3dprintingindustry




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