Adalékanyagok hatása az FDM gyártástechnológiával nyomtatott biopolimer termékek tulajdonságaira
Egy termék fejlesztése során a mai felgyorsult világunkban döntő szerepe van a fejlesztési időnek egy termék sikeressége szempontjából. Ezt az időt leginkább a prototípus technológiák alkalmazásával lehet lerövidíteni, mivel az alkalmazásuk a szükséges iterálásokat felgyorsítja. Mára az additív gyártástechnológiák (AM) iparága 5 milliárd dolláros piaccá nőtte ki magát. Ezeket a technológiákat egyre több területen alkalmazzák, mint például a gyógyászat, gépészet, közvetlen termékgyártás, stb. [1].
Az additív gyártástechnológiák közül manapság kiemelkedik az ömledékrétegezéses technológiák (FDM) alkalmazása. Ennek legfőbb oka, az elérhetősége, a költséghatékony fenntarthatósága illetve, hogy hőre lágyuló alapanyaggal dolgoznak. Az ipari berendezések kiemelkedő minőségű modellek előállítására alkalmasak, hiszen jó mechanikai tulajdonságokkal bíró alapanyagokat használnak. Például ABS, PA12, PC. Az open source típusú berendezések a feltalálói szabadalmak lejárta után jelentek meg. Ebben az esetben hátrány a tapasztalat hiánya, amit a felhasználónak kell kompenzálni, de ezért kedvezőbbek a bekerülési költségei. Ezek a nyitott rendszerű nyomtatók egyre nagyobb mértékben terjednek, azonban jelenleg az FDM technológia egyes részeit még szabadalmak védik. A nyitott rendszerű nyomtatók esetében sokkal intenzívebb a megömledt anyag lehűlése, ami a zsugorodás és a vetemedés miatt problémákat okoz. Ezért a legtöbbet használt alapanyag a politejsav (PLA), mert kevésbé érzékeny a vetemedésre. A felhasználásának további okai azok, hogy egyszerűen kezelhető, és elérhető áron beszerezhető. A PLA (Polylactic-Acid) egy biológiai úton lebomló, természetes forrásból előállított polimer, amely a környezet számára csekély terhelést jelent [2].
A PLA ezek alapján tökéletesen alkalmazható ilyen célokra, de a mechanikai és termikus tulajdonságai a további használatát korlátozzák. A PLA ezen tulajdonságait legegyszerűbben a kristályos részarányának növelésével lehet elérni. A kristályosságát azért lehet javítani, mert nagyon lassan tud kikristályosodni emelt hőmérsékleten, ami az FDM technológiával történő felhasználás során nem áll fenn elég ideig. A kristályos részarányt tehát utólagos kristályosítással, vagy gócképző anyag adalékolásával lehet növelni, amellyel elérhetőek a kedvezőbb tulajdonságok.
A TDK dolgozatomban FDM technológiával előállított különböző PLA anyagokat vizsgálok meg. A célom az, hogy a különböző adalékanyagokkal kevert, illetve referencia PLA anyagok mechanikai és termikus tulajdonágai alapján az FDM technológiára optimálisabb anyagot megtaláljam, ami kiválthatja a jobb mechanikai és termikus tulajdonságokkal bíró polimereket, mint például az ABS-t.
Irodalom:
[1] Gebhardt A.: Understanding Additive Manufacturing, Hanser, München (2011)
[2] Jamshidian M., Tehrany E. A., Imran M., Jacquot M., Desorby A.: Poly-Lactic Acid: Production, Applications, Nanocomposites, and Release Studies. Comperhensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9, 552 571 (2010).
