希臘研究3D打印 ABS在多次循環(huán)利用中的性能變化

南極熊導(dǎo)讀：3D打印材料的回收利用一直是研究人員關(guān)注的話題,，因為這是保護(hù)環(huán)境的需要,，然而在一般情況下材料回收再利用時會發(fā)生性能的下降,，但希臘地中海大學(xué)卻發(fā)現(xiàn),，3D打印ABS線材在前五次的回收利用中性能居然提高了,。

2020年5月25日，南極熊從外媒獲悉,，希臘地中海大學(xué)研究了ABS線材在回收利用過程中的機械性能變化,。科學(xué)家們對回收過程進(jìn)行了實驗?zāi)�擬,，重點研究了熱力學(xué),，并對FFF 打印件進(jìn)行了一系列力學(xué)測試。研究人員量化出了重復(fù)循環(huán)利用過程中每個階段的影響,。

△ABS循環(huán)利用的流程圖,，圖片來自HMU（希臘地中海大學(xué)）

不可生物降解的線材

材料科學(xué)是3D打印的重要組成部分，因為在生產(chǎn)高性能零件時,，所使用的原料往往和機器一樣重要,。在最流行的3D打印機--FFF系統(tǒng)中，所使用的熱塑性塑料線材會對環(huán)境產(chǎn)生非常大的破壞性影響,，而且往往是不可降解的,。ABS就是這樣一種不可降解的材料，它是僅次于PLA的第二大熱門線材,。因此,，接下來最好的選擇是回收、再利用,、再利用,、再利用ABS部件，讓它們盡可能長時間不被填埋,。

據(jù)研究人員介紹,，目前已經(jīng)進(jìn)行了幾項針對3D打印聚合物的可回收性的研究。測試的方法之一是：
①將塑料擠出并注塑成新零件,，然后再測試其性能,。
②另一種被引用的方法是將天然可降解材料混合到聚合物基體中，以有效地減少聚合物的原始浪費量,。

然而,，一個共同的結(jié)果是，機械性能往往會隨著回收階段的增加而惡化,。這可能導(dǎo)致研究人員在重復(fù)使用次數(shù)和保持理想的機械性能之間尋找一個微妙的平衡點。

再生丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的回收利用

考慮到這一平衡點,，研究人員外出購買了一大桶細(xì)粉ABS,。將這些粉末拉成直徑1.75mm的線材，用閃鑄 Inventor 3D打印了一組測試樣品,。對初始樣品進(jìn)行了拉伸,、壓縮,、彎曲、沖擊韌性和顯微硬度測試,，并記錄了測試結(jié)果,。剩余的線材會使用聚合物粉碎機進(jìn)行回收并重新拉絲利用，并在每個階段監(jiān)測其機械性能,。ABS樣品共進(jìn)行了6次循環(huán)再利用,。

△用于各種機械測試的儀器，圖片來源：HMU

有趣的是,，研究人員發(fā)現(xiàn)直到第五個循環(huán)階段,，機械性能提高了約30%。前幾個聚合物熱循環(huán)過程使基體中的無定形聚合物鏈節(jié)重新排列,，增加了存在的分子相互作用,。這改善了ABS的穩(wěn)定性和整體機械性能。在第五個循環(huán)之后,，化學(xué)降解開始出現(xiàn),，聚合物鏈開始分解。ABS鏈不再像以前那樣具有流動性,，聚合物的玻璃化溫度增加,。這些結(jié)果為ABS回收利用過程除了環(huán)境效益之外，還提供了 "顯著的積極影響 "的證據(jù),。

機械測試結(jié)果,，圖片由HMU提供

研究結(jié)果發(fā)表在論文 ‘Sustainable Additive Manufacturing: Mechanical Response of Acrylonitrile-Butadiene-Styrene over Multiple Recycling Processes’中。該論文由Nectarios Vidakis,、Markos Petousis,、Athena Maniadi、Emmanuel Koudoumas,、Achilles Vairis和John Kechagias共同撰寫,。


編譯自：3dprintingindustry