FDM を使用したリサイクル高密度ポリエチレンサンドイッチ複合材の 3D プリント

FDM を使用したリサイクル高密度ポリエチレンサンドイッチ複合材の 3D プリント
出典: Additive Light

サンドイッチ複合材用のリサイクル高密度ポリエチレン強化 Al2O3 および SiC の 3D プリント パターンにおいて、著者らは FDM 3D プリントとリサイクル材料を使用してインベストメント鋳造用のパターンを作成する新しい方法を研究しました。リサイクルは大きな懸念事項ですが、世界中で熱可塑性プラスチックの使用が増加しているため、廃棄物処理に関するさらなる疑問が生じています。サブコンポーネントを分離することが難しいため、研究者は分離せずに明示的にリサイクルするための他の方法を模索してきました。

「商業的に多様な廃棄物は、サービス産業、製造業、都市固形廃棄物から発生している」と研究者らは述べた。「地球に対する意識の高まりが、廃棄物処理の転用に関連する問題の一因となっている。特にインドのような発展途上国では、固形廃棄物の管理が大きな問題となっている。」


産業リサイクルプロセスのフローチャート これまでの研究では、木材複合材用のリサイクルされた高密度ポリエチレンや木材プラスチック複合材が検討されてきましたが、著者らは、バイオプラスチックはコストが高いため通常は使用されないと述べています。ただし、ほとんどの場合、ポリマーには熱特性と機械特性を向上させるための充填剤が含まれています。

インベストメント鋳造では通常、プロトタイプを作成するために金型とセラミック シェルが必要であり、金型には分割線とインサートが組み込まれます。その後、構造が完成し、組み立てられ、液体ワックスが充填されてから、型内の物体が取り出されます。

「従来の IC プロセスでは、モデルの生成やツールの進歩に多額の投資が集中しています」と研究者らは述べています。「投入されるリソースは、ダイの複雑さや少量生産によって大幅に増加します。」 「すべての要素を考慮すると、ツールメーカーは製造に集中する前に個々のダイ構成を評価する必要があります。設計エラーや反復は通常、コストがかかり、修正も面倒だからです。しかし、新しいテクノロジーは、ラピッドプロトタイピングを通じて最終製品の精度と強度を高めてきました。


RIC プロセス この研究では、科学者らは高密度ポリエチレン製の生のフィラメントを使用し、それを Al2O3/SiC (平均直径 50μm) で強化しました。その後、オープンソースの FDM 3D プリンターでパターンが生成されました。従来、このような生産では、部品 1 つを完成させるのに最大 3 か月かかり、コストも最大 500 ドルかかっていました。 FDM 3D プリントを使用すると、プロセスにかかる時間は最大 8 時間だけです。

チームは、圧縮成形された石粉を使用して、シェルの安定性を提供し、約 1,100°C までの耐熱性を備えた信頼性の高いサンドイッチ複合材を作成することができました。 Al に加えて、他の金属や合金も使用でき、最終結果ではプロトタイプ作成に適した表面硬度と多孔性のレベルが示されます。

これらの SCM は、2 相材料、フラクタル構造を持つセメント系複合材の補強要素、土木工学用途の石造構造における力ネットワークの形状最適化、テンセグリティ構造、メタマテリアル印刷などに使用できます。プラスチック固形廃棄物の提案されたリサイクル方法は、3D プリンティングを通じて他の研究者が議論した他の応用分野と一致しています。

研究者たちは木材複合材、連続炭素繊維、金属ポリマー、その他のポリマー複合材などを使用して、より優れたプロトタイプや部品を製造するための新しい方法を模索し続けており、3D プリントや積層造形の世界では複合材料の人気が高まっています。

SCMの準備手順
金型、FDM、セラミック、インベストメント、生物学

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