赛义德·穆罕默德·拉扎(Syed Muhammad Raza)和迪拉瓦·辛格(Dilawar Singh)探索了回收3D打印材料的潜在潜力,并在最近发表的《使用回收材料进行细丝挤出的实验研究》中发表了他们的发现。
随着青岛3D打印在全球范围内的日益普及,尽管材料使用量的减少通常是这种新技术的最大好处之一,但用户对环境的关注仍在不断增长。塑料垃圾仍然是一个日益严重的问题,影响到人类,地球和野生生物。关于聚合物的恐惧的统计数据和信息比比皆是,使研究人员极有动力去寻找可以提供更高性能和更少浪费的其他材料。
在FDM3D打印中,用户可以选择多种材料,其中许多材料对环境的影响较小。尽管ABS可能无法生物降解,但有多种回收和再利用(甚至在太空中)的方法,以及使用创新溶剂的方法等等。由于在用户进行实验时可能会出现许多打印失败的问题,因此找到防止塑料堆积在垃圾中的方法至关重要。
PLA不仅具有生物相容性,而且具有生物可降解性,并且由于“与其他热塑性塑料相比,使用方便”而在本研究中具有特色。
作者说:“在医疗领域,PLA已经是一种广泛使用的材料。” “它被用于包括缝合,骨材料固定,药物输送和组织工程在内的应用。”
为了将PLA废料回收成有用的产品,作者粉碎了失败或变形的济南3D打印件,将它们切碎,然后“筛分”以除去较大的碎片。然后将切碎的材料变回细丝。
在研究过程中,研究人员意识到参数,速度和温度等基本因素对材料和厚度有很大影响。
在这项研究中,研究人员使用了3Devo Composer 450长丝挤出机,该挤出机具有四个加热区,且一个温度范围适合PLA。
这组作者说:“然后从这个缩小范围的下端开始,以10oC的增量逐渐增加范围,以确定厚度一致的理想温度。” “可以通过USB轻松将挤出机连接到笔记本电脑/台式机,并使用Arduino软件在细丝厚度和工艺设置上显示结果。记录温度和挤出速度的影响以及相应的细丝厚度。”
为了获得合适的厚度,进行了一系列实验,并改变了温度和速度以获得更好的结果。发现细丝在直径方面不均匀并且超过公差极限。稳定的挤出需要稳定的速度:
“……再加上回收的PLA,碎片的流动和熔化影响了挤出速度。”
总体而言,研究小组发现直径取决于速度和温度,并且在速度恒定时会发生“标准偏差”。
作者总结说:“应该进行更多实验,以优化可变参数,例如加热器温度和挤出机速度。”
“该实验应产生可回收的PLA所需的低厚度细丝,以用于3D打印设备。建议采用更好的方式冷却灯丝,以防止其损坏和变形。挤出原料也必须进行水分含量和除湿测试。”