Использование ультразвука для упрочнения печатаемых деталей из переработанного АБС пластика

Детали, напечатанные из переработанного пластика, обычно отличаются по прочности от своих аналогов из первичного материала в худшую сторону. Как отмечает команда UTeM в своей статье, "механические свойства переработанного АБС заметно ухудшаются", и повторное использование материала может снизить его конечную прочность после печати на 49%.

Чтобы решить эту проблему и повысить привлекательность вторичных материалов для 3D-печати команда малазийских ученых исследовала подход к упрочнению печатаемых деталей с помощью ультразвука.

Для этого команда разработала собственный 1,75 мм филамент из переработанного АБС и создала прототип FFF-принтера с двумя пьезоэлектрическими преобразователями, которые были установлены на краях столика для генерации ультразвуковой вибрации.

Хотя первые отпечатки, изготовленные при температуре сопла 230°C, имели поверхностные дефекты, инженеры с помощью повышения температуры до 270°C и снижения скорости печати смогли устранить эти проблемы. Команда также обнаружила, что воздействие на детали ультразвуковой вибрацией с частотой 20 кГц "значительно улучшает адгезию слоев" - прочность на изгиб и модуль упругости у таких деталей оказались на 43% и 53% выше, чем у "необлученных" деталей соответственно. Позднее результаты исследователей были подтверждены в ходе испытаний на прочность при растяжении: прочность материалов, обработанных при 20 кГц, составила 27,5 МПа, что примерно на 24% и 19% выше, чем у материалов, подвергшихся воздействию 10 кГц, и материалов, не подвергшихся виброобработке.

После успеха первого исследования ученые планируют сделать свою разработку открытой. Таким образом, команда стремится максимально упростить процесс использования ультразвуковых преобразователей в 3D-принтерах и способствовать использованию переработанного АБС.

Выводы исследователей подробно изложены в работе под названием "Investigation of Mechanical Properties of Recycled ABS Printed with Open Source FDM Printer Integrated with Ultrasound Vibration".