Production of filaments for 3D printing

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21220%2F22%3A00362233" target="_blank" >RIV/68407700:21220/22:00362233 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/28461541:_____/22:N0000003

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Výroba filamentu pro 3D tisk

Original language description

Pro ověření mechanických vlastností kompozitního materiálu v podobě filamentu byl zaveden proces 3D tisku, jehož výsledkem je funkční vzorek pro různé mechanické zkoušky. Matričním materiálem tohoto kompozitu je lineární nízkohustotní polyethylen (DOWLEXTM 2629.10UE), který byl plazmaticky upraven, ve firmě SurfaceTreat a.s., v surovém stavu před smícháním složek. Jako výztuž byla použita recyklovaná (TDT) uhlíková vlákna o koncentraci 10 hm. %. Z takto připravené kompozitní směsi byly v extrudéru připraveny filamenty (průměr 1,75 mm) pro 3D tisk. Samotný proces 3D tisku byl proveden na 3D tiskárně společnosti Ender 3 Creality, se zmíněným speciálně vyvinutým kompozitním filamentem. Na základě výzkumných a experimentálních prací byly stanoveny ideální parametry 3D tisku vhodné pro tisk zkušebních vzorků s cílem ověření mechanických vlastností zkoumaného kompozitního filamentu. Nastavené parametry tisku zkušebních vzorků (funkčních vzorků) byly pro všechna tělesa stejné. Jako funkční vzorky byly připraveny zkušební tělesa určená pro zkoušku tahem dle ČSN EN ISO 527-2 a zkoušku rázové a vrubové houževnatosti dle ČSN EN ISO 179-1. Vzorek byl tisknut se třemi perimetry a 100% vyplní ve skladbě [-45/45]. Na základě vytisknutých funkční vzorků zkušebních tělísek byly určeny mechanické vlastnosti tj. pevnost v tahu a vrubové houževnatosti.

Czech name

Výroba filamentu pro 3D tisk

Czech description

Pro ověření mechanických vlastností kompozitního materiálu v podobě filamentu byl zaveden proces 3D tisku, jehož výsledkem je funkční vzorek pro různé mechanické zkoušky. Matričním materiálem tohoto kompozitu je lineární nízkohustotní polyethylen (DOWLEXTM 2629.10UE), který byl plazmaticky upraven, ve firmě SurfaceTreat a.s., v surovém stavu před smícháním složek. Jako výztuž byla použita recyklovaná (TDT) uhlíková vlákna o koncentraci 10 hm. %. Z takto připravené kompozitní směsi byly v extrudéru připraveny filamenty (průměr 1,75 mm) pro 3D tisk. Samotný proces 3D tisku byl proveden na 3D tiskárně společnosti Ender 3 Creality, se zmíněným speciálně vyvinutým kompozitním filamentem. Na základě výzkumných a experimentálních prací byly stanoveny ideální parametry 3D tisku vhodné pro tisk zkušebních vzorků s cílem ověření mechanických vlastností zkoumaného kompozitního filamentu. Nastavené parametry tisku zkušebních vzorků (funkčních vzorků) byly pro všechna tělesa stejné. Jako funkční vzorky byly připraveny zkušební tělesa určená pro zkoušku tahem dle ČSN EN ISO 527-2 a zkoušku rázové a vrubové houževnatosti dle ČSN EN ISO 179-1. Vzorek byl tisknut se třemi perimetry a 100% vyplní ve skladbě [-45/45]. Na základě vytisknutých funkční vzorků zkušebních tělísek byly určeny mechanické vlastnosti tj. pevnost v tahu a vrubové houževnatosti.

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)

Project

<a href="/en/project/FV40315" target="_blank" >FV40315: Composite materials for non-pressure technology (3D printers and rotary sintering)</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

3D tisk kompozit/2022/1

Numerical identification

Z

Technical parameters

Pro ověření nastavených parametrů výroby 3D tisku byl zkoumán průměr filamentu. Záměrně byly parametry procesu nastaveny tak, aby nepřekračovaly průměr 1,75 mm, větší průměry filamentů totiž často způsobují zaseknutí filamentu v tiskové trysce/hlavě tiskárny. Ověření průměru filamentů bylo testováno na čtyřech různých návinech (cívkách) filamentů. Na jednom filamentu bylo pak provedeno minimálně 20 měření s rozestupy minimálně 10 cm. Průměrný průměr filamentu při daných parametrech odpovídal 1,6 mm s odchylkou maximálně 2,5 %. Takto nízký rozptyl průměrů odpovídá vysoké opakovatelnosti procesu přípravy kompozitních filamentů. Z kompozitního filamentu byla pro ověření výsledných mechanických vlastností vytisknutých výrobků připravena zkušební tělíska, pro zkoušku tahem dle ČSN EN ISO 527-2, pro zkoušku rázové a vrubové houževnatosti dle ČSN EN ISO 179-1. Vzorky byly tisknuty se třemi perimetry, 100 % vyplní a ve skladbě [-45/45]. Výsledky měření prokázaly, že výrobky připravené z kompozitního filamentu popsaným postupem vykazují vrubovou houževnatost 21,9 kJ/m2 a pevnost v tahu 23,7 MPa. Vlastník: SurfaceTreat a.s. (1001155) IČO: 28461541 - Akciová společnost - České Budějovice, Česko

Economical parameters

Připravený kompozitní filament pro 3D tisk, může díky své jednoduché tisknutelnosti a ceně konkurovat komoditním plastům, především pak HIPS – houževnatému polystyrenu, který dosahuje obdobných pevností v tahu, ale o 56 % nižší houževnatosti než připravený kompozitní filament. Z těchto důvodů lze očekávat zájem zákazníků vyrábějící filamenty pro 3D tisk o surovinu potřebnou k výrobě tohoto filamentu. Tím je plazmově upravená termoplastická matrice (polymerní prášek DOWLEX 2629.10U). Očekávaný nárůst produkce plazmově upravených polymerních prášků je v řádu procent oproti dnešní produkci a to především v prvních letech po uvedení na trh, v delším časovém horizontu se očekává větší nárůst produkce. Uvedení na trh bude však pravděpodobně komplikované kvůli nynější proměnlivé hospodářské a bezpečnostně-politické situaci ve světě.

Application category by cost

—

Owner IČO

68407700

Owner name

CESKE VYSOKE UCENI TECHNICKE V PRAZE

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Web page

—