14. Juni 2024
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Die Texas State University St. nutzt den FDM-3D-Druck von Polyamid 6/Nanographen-Filamenten

Es wird davon ausgegangen, dass Forscher der Ingram School of Engineering an der Texas State University in San Marcos kürzlich Ergebnisse zu Polyamid-6-Nanographen-Verbundwerkstoffen veröffentlicht haben: „Polyamid 6/Nanographen bei unterschiedlichen Glühtemperaturen“. In der Übersicht „Elektrische und mechanische Eigenschaften der Schmelzfilamentherstellung“. von Filamenten“ erfahren wir mehr über die Ableitung elektrostatischer Ladungen bei Temperaturänderungen durch bestimmte Materialien.

Nanographenpartikel können den spezifischen Widerstand verringern und leitfähige Netzwerke bilden. Es wird erwartet, dass diese Verbundwerkstoffe auch die Vorteile des Ausgangsmaterials Polyamid 6 mit sich bringen und gute mechanische Eigenschaften für den FDM-3D-Druck bieten – in diesem Fall mit einem Lulzbot TAZ 6 3D-Drucker. Das Forschungsteam entschied sich für den leitfähigen Kunststoff, weil sie im Gegensatz zu nicht leitfähigen Kunststoffen kann als Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) dienen.

Lulzbot TAZ 6-Drucker und gedruckte Zugproben

Bei leitfähigen Kunststoffen kommt es auf die Dicke des Materials, die Verteilung der Zusatzstoffe und die Leitfähigkeit der Zusatzstoffe an. Der Vorteil der Verwendung von leitfähigem Kunststoff anstelle einer Beschichtung besteht darin, dass die EMI-Abschirmung integraler Bestandteil des Teils ist und nicht durch Abrieb entfernt werden kann. “, erklärten die Forscher.

Nichtleitende Polymere bieten außerdem nicht den oft geforderten Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD). Beispielsweise müssen Branchen, die Halbleiter oder medizinische Geräte herstellen, den Schutz empfindlicher elektronischer Geräte gewährleisten. Leitfähige Polymere können auch zur Herstellung von Verpackungen für solche Geräte verwendet werden, die elektrische Ladungen reduzieren können. Sowohl Polymilchsäure (PLA)-Polymer als auch Graphenoxid (r-GO) eignen sich aufgrund ihrer Leitfähigkeit für die Herstellung elektrischer Komponenten wie Leiterplatten, wodurch sie gegenüber anderen Materialien wie Kupferdraht verbessert werden können.

Verschiedene Nanomaterialien werden auch verwendet, um Nanokomposite herzustellen, die statische Ladungen ableiten können, wie zum Beispiel 4 Gew.-% PA12/Ruß-Nanokomposite. Diese Materialien können auch aus ausreichend haltbaren Polyamiden in Kombination mit anderen Additiven hergestellt werden. Eine weitere Alternative sind Graphen-Nanoblätter, die aus flachen Kohlenstoff-Nanoblättern bestehen und eine gute Qualität und einen günstigeren Preis bieten.

Der 3D-Druck in dieser Studie verlief nicht nahtlos. Trotz der vielen Nachteile der Verwendung von SLS stieß das Forschungsteam immer noch auf Probleme mit der Druckqualität, was aufgrund der Verfügbarkeit zum Wechsel von PA11 zu PA6 führte. Es bleibt eine Trennung zwischen den Schichten bestehen, was zu Lufteinschlüssen und einem höheren Widerstand führt. Aufgrund der Ergebnisse dieser Studie empfehlen die Forscher die Verwendung von Infrarotlichtern, die „vor dem Extruder montiert“ werden. Lokales Erhitzen kann sich bei der Verbindung der Schichten als wirksamer erweisen.

Schließlich führten die Forscher Zugversuche an reinem PA6 mit 3 Gew.-%, 5 Gew.-% und 7 Gew.-% NGP durch und glühten bei Temperaturen von 80 °C, 140 °C und 200 °C. Bei Zugabe von NGP nehmen sowohl die Zugfestigkeit als auch die Elastizität ab – mit Ausnahme der bei 200° geglühten Proben.

Zugprüfgeräte und Prüfkörper.

„REM wurde verwendet, um die Dispersion und Morphologie von Filamentproben zu überprüfen, die bei 80 °C getempert, aber nicht getempert wurden. Durch die Verwendung von Doppelschneckenextrusion zeigten die Filamente bei allen Proben eine gute Dispersion. Es ist nicht bekannt, ob das Tempern die Morphologie verändert hat In den REM-Bildern war keine Veränderung zu beobachten. Einige Proben waren nicht flach. Die Forscher schlussfolgerten: „Heizkurven können untersucht werden, um den Verzug zu reduzieren.“ “

Glühtemperatur und Zugfestigkeit in N Gew.-%.

Glühtemperatur und Elastizitätsmodul in N Gew.-%.

Die Einsatzmöglichkeiten von Verbundwerkstoffen nehmen immer mehr zu, und aufgrund der Benutzerfreundlichkeit, Erschwinglichkeit und Zugänglichkeit ist der FDM-3D-Druck zu einer gängigen Methode für alles geworden, von Lignin-Biokompositen bis hin zu thermoplastischen Magnetmaterialien, Glas und mehr.

Zusammenfassung der Zugtests von FFF 3D-gedrucktem PA6/NGP ungetempert und getempert bei 80 °C, 140 °C und 200 °C.

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