Onderzoekers van de School of Chemistry en de Faculteit Ingenieurswetenschappen van de Universiteit van Nottingham hebben superkritische koolstofdioxide gebruikt om een ​​efficiënt, effectief en schoon proces te creëren voor het coaten van PA-12-polymeerdeeltjes die worden gebruikt in een 3D-printproces

De onderzoekers hebben aangetoond dat de nieuwe coatings het vermogen hebben om kleur en anti-schimmel- en schimmeleigenschappen aan het drukproces toe te voegen. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications .

Een van de meest voorkomende commerciële 3D-printtechnieken is poederbedfusie of lasersinteren. In dit proces wordt een laag vrijstromend polymeerpoeder aangebracht en wordt een laser geleid door een computergegenereerd ontwerp en smelt het poeder laag voor laag.

Er wordt een nieuwe laag poeder op de vorige laag aangebracht en opnieuw smelt de laser het poeder samen en verankert het tegelijkertijd aan de onderliggende laag. Dit proces gaat door totdat het ontworpen onderdeel compleet is, vaak bestaande uit duizenden lagen.

Polyamide-12 (PA12) is een sterke kunststof die vaak wordt gebruikt in de 3D-printindustrie om complexe en gedetailleerde onderdelen te printen, vaak gebruikt in de auto- of ruimtevaartindustrie.

"Het echte voordeel van 3D-printen of additive manufacturing ligt in het ontwerp en de productie van op maat gemaakte en unieke objecten, maar de beperkingen ervan liggen in de materialen en het palet van beschikbare eigenschappen die de totale toepassingsruimte beperken.

"Dit nieuwe proces biedt een gemakkelijke route naar de ontwikkeling van een breed scala aan materiaalmogelijkheden zonder de verwerkbaarheid in gevaar te brengen", zegt professor Christopher Tuck, hoogleraar materiaalkunde aan het Center for Additive Manufacturing van de faculteit Ingenieurswetenschappen.

Twee belangrijke mogelijkheden die het nieuwe proces kan bieden, zijn de toevoeging van coatings voor kleur en antischimmel- en schimmelwerende eigenschappen. Momenteel zijn de enige opties voor fabrikanten grijze of witte poeders en kleur wordt achteraf toegevoegd. Nu heeft het team een ​​reeks gekleurde polymeren gemaakt die de PA-12-deeltjes omhullen.

"Er zijn een paar uitdagingen waarmee de 3D-printindustrie wordt geconfronteerd vanwege beperkingen op de functionaliteit van de gebruikte polymeren. Om een ​​aantal van deze uitdagingen aan te pakken, hebben we een eenvoudige maar effectieve aanpak ontwikkeld om functionaliteit toe te voegen door de deeltjes te coaten. We hebben de gekleurde shell-polymeer zodat het overeenkomt met de mechanische en thermische eigenschappen van het printpolymeer.

"Het belangrijkste is dat we dit hebben aangetoond met het belangrijkste polymeer (PA-12) dat alomtegenwoordig is in de industrie. Onze nieuwe gekleurde polymeerpoeders werken perfect in de bestaande commercieel inzetbare machines", zegt professor Steve Howdle, hoofd van de School of Chemistry. .

Momenteel kunnen objecten gemaakt met PA-12 niet worden gebruikt in vochtige omgevingen vanwege de groei van schimmels. De nieuwe shell-coating kan ook worden gebruikt om coatings te ontwikkelen die dit voorkomen, waardoor nieuwe mogelijkheden ontstaan ​​voor het gebruik van 3D-geprinte objecten op nieuwe gebieden.

Professor Howdle voegt hieraan toe:“Een belangrijk voordeel van dit proces is dat het gemakkelijk kan worden geïntegreerd in de huidige commerciële 3D-printprocessen en dit zou potentieel transformatief kunnen zijn voor de industrie door de reikwijdte te vergroten door nieuwe functionaliteit te introduceren, processen te vereenvoudigen en, belangrijker nog, dit allemaal duurzaam te bereiken. ."

Meer informatie: Eduards Krumins et al, Een gemakkelijke route in één stap die functionaliteit introduceert in polymeerpoeders voor lasersinteren, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47376-4

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Aangeboden door Universiteit van Nottingham