Méthode unique pour la production de structures de forme libre à partir de thermoplastiques dans des gels microparticulaires


Méthode unique pour la production de structures de forme libre à partir de thermoplastiques dans des gels microparticulaires

Une encre polymère est imprimée par une imprimante 3D DIW des plastiques microparticulaires de Bingham comme support d’enrobage. Le milieu d’enrobage environnant supportait les encres imprimées et provoquait une séparation de phase in situ par précipitation par immersion. Crédit d’: SUTD

La production de structures 3D de forme à partir de thermoplastiques avec des structures en surplomb (non ancrées) est démontrée avec succès par la modélisation de dépôt fondu (FDM) et l’écriture directe à l’encre (DIW), mais elle est limitée en termes de matériaux et de conditions d’impression qui peuvent être utilisés. Pour l’impression 3D de structures de forme libre, des matériaux de support sont nécessaires pour permettre l’impression de thermoplastiques dans des zones non ancrées.

Pour résoudre la difficulté de la fabrication de forme libre grâce à l’impression par extrusion, l’utilisation de gels microparticulaires comme milieu d’enrobage a été largement étudiée. Ces méthodes sont collectivement appelées impression 3D intégrée (e3DP).

Dans ces démonstrations, les gels se sont comportés avec un module faible et une faible limite d’élasticité lors de l’impression de résines à faible viscosité telles que les plastiques Bingham. e3DP a permis la fabrication de forme libre de divers matériaux tels que les silicones, les hydrogels, les alliages coulés, les colloïdes et les hydrogels contenant des cellules vivantes.

Malgré toutes ces études réussies, aucune fabrication sous forme libre de thermoplastiques n’a été démontrée avec e3DP. Ceci est dû au fait que les thermoplastiques fondus et les buses sont typiquement supérieurs à 100 ° C et ne sont pas compatibles avec les milieux porteurs, qui sont constitués d’hydrogels microparticulaires.

Des chercheurs du Soft Fluidics Lab de l’Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) ont développé une simple d’impression 3D de thermoplastiques utilisant des supports intégrés de manière libre appelée précipitation de polymère de forme libre (FPP).

Dans le FPP, les gels microparticulaires ont servi de milieu environnant en même temps que deux fonctions essentielles. Les gels microparticulaires ont fourni un support structurel pour l’encre imprimée et induit le changement de phase de l’encre imprimée par précipitation par immersion. L’impression 3D sur la de précipitations par immersion avec les microparticules environnantes a permis la production sous forme libre de thermoplastiques.

L’étude a démontré l’utilisation de gels microparticulaires à base d’eau et d’éthanol comme gels environnants, ce qui a permis d’utiliser le nombre accru de solvants et de polymères dans le FPP. Les encres polymères avec de faibles concentrations de polymère (avec une faible viscosité) et les encres avec des agents inducteurs de pores ont donné aux structures imprimées une porosité interne.

« Notre approche a surmonté la limitation de l’utilisation de supports microparticulaires pour produire pour la première fois des structures de forme libre de thermoplastiques en utilisant la précipitation par immersion d’encres polymères dans des gels microparticulaires », a déclaré l’auteur principal de l’article Dr. Rahul Karyappa de SUTD.

«FPP offre une opportunité unique de produire des composants mécaniquement résistants à partir de thermoplastiques sous diverses formes 3D sans substrats. Cela élargit les technologies de fabrication additive disponibles», a ajouté le chercheur principal, le professeur associé Michinao Hashimoto de SUTD.


Les chercheurs développent une méthode unique de production de structures 3D poreuses


Plus d’information:
Rahul Karyappa et al., Freeform Polymer Precipitation in Microparticulate Gels, Matériaux polymères appliqués ACS (2021). DOI: 10.1021 / acsapm.0c01208

Fourni par l’Université de technologie et de design de Singapour

Citation: Méthode unique pour la production de structures de forme libre de thermoplastiques dans des gels microparticulaires (2021, 8 avril), consultée le 8 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-unique-method-fabricate-freeform- thermoplastiques .html

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