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Les nouveaux mélanges de polymères affichent une liaison intercalaire améliorée pour les impressions 3D FFF / FDM

Des chercheurs espagnols ont développé des mélanges de polymères qui améliorent la liaison intercouche pour les impressions 3D FFF / FDM. En mélangeant du TPU et de l’ABS dans diverses proportions, ils auraient créé de nouveaux matériaux avec «l’apparition de nouvelles interactions supramoléculaires par liaison hydrogène«. En effet, les mélanges ont bien mieux liaison intercouche tout en ne présentant aucune perte de limite d’élasticité. Le matériau de mélange pourrait servir de bonne alternative thermoplastique pour les polymères conventionnels, offrant une meilleure résistance fonctionnant sous des exigences de chauffage plus faibles pour le lit et la buse.

Bien que FFF / FDM aient parcouru un long chemin, il existe encore de nombreux inconvénients. Par rapport à une méthode comme le moulage par injection, les propriétés mécaniques peuvent être 50% inférieures pour les pièces imprimées. L’ABS pur, par exemple, diminue la limite d’élasticité à la traction de 49,94 à 27,59 MPa après l’impression. Les impressions complexes peuvent souffrir d’un manque de répartition homogène du matériau et de la présence d’espaces d’air entre les couches. Cela rend les objets imprimés plus fragiles et les fait souffrir d’une forte anisotropie.

Les chercheurs ont avancé que les mélanges d’élastomères thermoplastiques (TPE) étaient une bonne solution à ce problème. Ils indiquent que ces matériaux composites ont de bonnes propriétés adhésives et que certains peuvent également être traités sans lit chauffé. Par conséquent, leurs recherches ont porté sur l’idée de mélanger l’ABS, l’un des thermoplastiques imprimés les plus courants, avec du TPU. Ils notent également que les propriétés adhésives étaient meilleures dans le mélange, tout en conservant les propriétés mécaniques souhaitables.

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« On peut observer que les pics caractéristiques du TPU augmentent proportionnellement avec la teneur en TPU dans les mélanges», Ont déclaré les chercheurs. « C’est une première indication d’une bonne compatibilité entre l’ABS et le TPU dans les mélanges, car nous ne pouvons pas identifier des régions séparées d’ABS et de TPU, du moins dans la résolution spatiale du laser Raman. Pour étudier plus en détail la composition chimique des mélanges ABS: TPU, des cartographies XY Raman des mélanges ont été effectuées. »

Mélange de polymères ABS / TPU amélioré

Les mélanges de polymères affichent une adhérence améliorée en FFF / FDM

Les chercheurs ont parcouru différentes proportions de mélanges pour arriver à des mélanges idéaux. Ils ont préparé le filament de l’imprimante 3D à l’aide d’une extrudeuse monovis (Noztek, Royaume-Uni) à une température de 230 ° C avec une vitesse de vis de 60 tr / min. Ils ont extrudé environ 50 g de filaments d’un diamètre de 1,75 ± 0,10 mm en utilisant l’ABS comme matrice et le TPU comme additif. Les mélanges de polymères étaient composés respectivement de 10% en poids, 20% en poids et 30% en poids de TPU et 90% en poids, 80% en poids et 70% en poids d’ABS.

Ils ont constaté que 10 à 20% de TPU était un bon pour une liaison intercouche améliorée sans diminuer la limite d’élasticité. De même, la version 30% TPU permettait également d’imprimer sans chauffage de lit supplémentaire. Cela le rend à la fois solide et pratique pour les configurations d’impression moins élaborées. Les chercheurs vont encore plus loin en déclarant:

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« En raison de leur disponibilité commerciale et de la préparation simple des mélanges, nous pensons que ces matériaux sont particulièrement intéressants pour les applications industrielles à grande échelle en tant qu’alternative à l’ABS pur.. »

Image présentée avec l’aimable autorisation des chercheurs et de l’Universidad de Cádiz. L’étude complète est disponible ici.

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