Výroba filamentu pro 3D tisk

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F28461541%3A_____%2F22%3AN0000003" target="_blank" >RIV/28461541:_____/22:N0000003 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/68407700:21220/22:00362233

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Výroba filamentu pro 3D tisk

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

Production of filaments for 3D printing

Popis výsledku anglicky

To verify the mechanical properties of the composite material in the form of a filament, a 3D printing process was introduced, which results in a functional sample for various mechanical tests. The matrix material of this composite is linear low density polyethylene (DOWLEXTM 2629.10UE), which has been plasma treated, at SurfaceTreat a.s., in the raw state before mixing the components. Recycled (TDT) carbon fibres with a concentration of 10 wt.% were used as reinforcement. From the composite mixture thus prepared, filaments (diameter 1.75 mm) were prepared in an extruder for 3D printing. The 3D printing process itself was performed on an Ender 3 Creality 3D printer, with the specially developed composite filament. Based on research and experimental work, ideal parameters of 3D printing suitable for printing test specimens were determined in order to verify the mechanical properties of the investigated composite filament. The set parameters for printing test specimens (functional specimens) were the same for all bodies. Test specimens designed for tensile testing according to ČSN EN ISO 527-2 and impact and notch toughness testing according to ČSN EN ISO 179-1 were prepared as functional samples. The sample was printed with three perimeters and 100% fill in composition [-45/45]. Based on tests of functional samples, mechanical properties were determined, i.e. tensile strength and notched toughness.

Druh

Z_tech - Ověřená technologie

CEP obor

—

OECD FORD obor

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

Projekt

<a href="/cs/project/FV40315" target="_blank" >FV40315: Kompozitní materiály pro beztlakové technologie (3D tiskárny a rotační spékání)</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

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

Interní identifikační kód produktu

3D tisk kompozit/2022/1

Číselná identifikace

—

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

28461541

Název vlastníka

SurfaceTreat a.s.

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

P - Využití výsledku jiným subjektem je v některých případech možné bez nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

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

Adresa www stránky s výsledkem

—