3D-printen van thermoplastische elastomeren

Met het Elasto-Plast-project worden thermoplastische elastomeren (TPE) in verschillende vormen bestudeerd, met name voor het 3D-printen. Een van deze vormen – TPE-korrels, die in de handel in grote hoeveelheid en verscheidenheid verkrijgbaar zijn – biedt een veelbelovend perspectief om er in 3D functionele stukken met complexe eigenschappen en geometrische configuraties mee printen.

23 sep. 2020

#

Voor additieve productie (AP) bestaan heel wat technologieën waarmee soepele voorwerpen vervaardigd kunnen worden, bijvoorbeeld stereolithografie (SLA) of selectief laser sinteren (SLS). De vervaardiging door lagen van gesmolten draad is de meest verbreide technologie, omdat die gebruiksvriendelijk is en weinig kost. Bij dit procedé wordt een vaste draad door kartelwieltjes naar een verwarmde printnozzle getrokken, waar hij wak gemaakt wordt/gesmolten wordt en vervolgens in ringen op een fabricageplaat wordt gelegd, om zo laag na laag het gewenste stuk te vormen.

De printmodaliteiten voor TPE zijn niet dezelfde als die voor de gebruikelijke thermoplastische materialen, zoals polymelkzuur (PLA). Als een materie een zekere soepelheid overschrijdt (lage Shore A), wordt het debiet van de materie die door de printnozzle gaat, onstabiel door de elastische vervorming van de draden tussen de kartelwieltjes en de bochten die de draad tussen de kartelwieltjes en de printbuis maakt. En dus werd er naar oplossingen gezocht om deze problemen op te lossen, zoals het gebruik van specifieke 3D-printers die korrels in plaats van draad als grondstof gebruiken. Twee machines voor additieve productie (AP) die met korrels als grondstof werken, werden gebruikt: Freeformer (Arburg, Duitsland) en PAM (Pollen AM, Frankrijk).



Er werd getest om na te gaan of met deze AP-machines TPE’s geprint kunnen worden, en dat, met verschillende materialen (TPU (Elastollan), SEBS (Kraton), biopolyester (Hytrel), ...). De thermisch gezien stabielste materialen blijken het meest in aanmerking te komen om door deze machines omgevormd te worden. Bij thermisch minder stabiele materialen ontstaat tijdens het procedé een zekere degradatie, waardoor de printkwaliteit afneemt en het in de meest extreme gevallen zelfs onmogelijk is om het materiaal te printen.

Welke eigenschappen de geprinte stukken hebben, hangt van verschillende factoren af: de chemische aard (familie) van de TPE en de printparameters. De TPE-familie bepaalt voornamelijk de fysisch-chemische eigenschappen van het materiaal, terwijl de printparameters de macrostructuur van het geprinte stuk beïnvloeden, meer bepaald de porositeit en de naleving van de afmetingen ten opzichte van het op de computer uitgewerkte model.

Referenties :

[1] www.arburg.com

[2] pollen.am/fr/