Stabilita mechanických vlastností 3D tištěných polymerních materiálů po dlouhodobém vystavení UV záření

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989592%3A15310%2F21%3A73606550" target="_blank" >RIV/61989592:15310/21:73606550 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://obd.upol.cz/id_publ/333186436" target="_blank" >https://obd.upol.cz/id_publ/333186436</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Stabilita mechanických vlastností 3D tištěných polymerních materiálů po dlouhodobém vystavení UV záření

Popis výsledku v původním jazyce

Článek se zabývá studiem vlivu UV záření na mechanické vlastnosti polymerních materiálů využívaných ve 3D tisku metodou fused filament fabrication. K plnému využití potenciálu 3D tisku je nutno znát procesy, které v tištěných materiálech probíhají při vystavení vnějším podmínkám. V praxi bývají materiály vystaveny všem atmosférickým vlivům současně, typicky se jedná o vlhkost, cyklické střídání teplot, UV, eroze, chemické změny v ovzduší a další. Je nicméně důležité tyto vlivy separovat pro porozumění dynamice změn v materiálu a navržení strategie pro zlepšení odolnosti materiálů. Z tohoto důvodu byly testované vzorky v současnosti nejpoužívanějších polymerních materiálů dlouhodobě vystaveny UV záření ve speciální environmentální cele za stabilní teploty a vlhkosti. Vystavení vzorků UV záření probíhalo v intervalu 0 – 3872 hodin (161 dní). Jelikož se předpokládaly změny v materiálu především na povrchu, byla zvolena instrumentovaná nanoindentační metoda schopná studovat lokální mechanické vlastnosti s velkou přesností a to jak vertikální, tak laterární. To umožňuje nanoindentační metodě studovat i hloubkové profily tvrdosti. Analýza mechanických vlastností ukazuje na fakt, že 3D tištěná biodegradabilní polymléčná kyselina (PLA) má spolu s polykarbonátem (PC) jednu z nejvyšších odolností proti UV záření. Naopak, ABS (akrylonitrilbutadienstyren) se jeví daleko náchylnější k fotodegradaci, kdy jsou pozorovány patrné změny i ve větších hloubkách, naznačující křehnutím materiálu. V případě ovlivněných vzorků došlo k pozorované degradaci do hloubek &lt; 10 μm.

Název v anglickém jazyce

Stability of mechanical properties of 3D printed polymeric materials after long-term exposure to UV radiation materials after long-term exposure to UV radiation

Popis výsledku anglicky

The article focuses on the influence of UV radiation on mechanical properties of polymeric materials used for 3D printing using the Fused Filament Fabrication (FFF) method. To make full use of the potential of 3D printing, it is necessary to know the processes that take place in printed materials when exposed to external conditions. In practice, materials are exposed to all atmospheric influences at once, typically humidity, cyclic temperature changes, UV, erosion, atmospheric corrosion and more. However, it is important to separate these influences to understand the dynamics of material changes and design strategies to improve material resistance. Samples prepared from the most broadly used polymers for the FFF 3D print were exposed to long-term UV radiation in a special environmental cell at stable temperatures and humidity. Exposure of the samples to UV radiation took place up to 3872 hours (161 days). Since changes in the material were expected mainly on the surface, the instrumented nanoindentation method was chosen, capable to study local mechanical properties with high accuracy, both horizontal and lateral. This allows the nanoindentation method to study even depth hardness profiles. The analysis of mechanical properties indicates the fact that a 3D printed biodegradable material polylactic acid (PLA) together with polycarbonate (PC) have one of the highest UV resistances. On the contrary, ABS (acrylonitrile butadiene styrene) showed noticeable changes even at greater depths, caused by embrittlement of the material. In the case of the affected samples, degradation was observed to depths &lt; 10 μm.

Druh

J_ost - Ostatní články v recenzovaných periodicích

CEP obor

—

OECD FORD obor

20501 - Materials engineering

Projekt

Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2021

Kód důvěrnosti údajů

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

Název periodika

Jemná mechanika a optika

ISSN

0447-6441

e-ISSN

—

Svazek periodika

66

Číslo periodika v rámci svazku

1

Stát vydavatele periodika

CZ - Česká republika

Počet stran výsledku

6

Strana od-do

21-26

Kód UT WoS článku

—

EID výsledku v databázi Scopus

—