ORNL untersucht Verwendung von Polyester und Vinylester als Druckmaterial

Zusammen untersuchen Forscher des ORNL und von Polynt Composites USA ob und wie Polyester und Vinylester als Druckmaterial eingesetzt werden könne. Dabei sind die Forscher besonders daran interessiert, ob mit den Materialien besonders große Bauteile hergestellt werden können.

In einem Projekt haben Forscher des ORNL und von Polynot Composites USA untersucht ob Polyester und Vinylester zum 3D-Druck eingesetzt werden können. Insbesondere wurden dabei drei Eigenschaften untersucht: Reaktionskinetik, Sicherheit / Sicherheitsdatenblätter und die Reaktion auf Säuren. Zudem wurde eine Demonstration durchgeführt um zu zeigen, zu was die Materialien im Stande sind.

The printability of polyester or vinylester resins is driven primarily by the rheology and reaction kinetics of the polymers. These properties can be controlled through chemistry modification and by incorporating additives. The ability to control these properties distinguishes reactive additive manufacturing(AM) from thermoplastic AM, which is driven largely by temperature gradients that can’t be controlled. Polymers tested in Phase 1 of this project had viscosity of 300-700 centipose (cP), with reaction times ranging from 9 to 40 minutes.

Die Forscher haben für die Studie insbesondere die Sicherheit der Materialien untersucht. Da die Materialien gemischt werden und chemische Reaktionen entstehen – wurde untersucht ob Dämpfe austreten oder ein erhöhtes Risiko für Explosionen bestehe. Nachdem keine derartigen Risiken festgestellt wurden, gab es eine Demonstration wie die Materialien verarbeitet werden können.

Dafür wurde ein Thermobot von Magnum Venus Products eingesetzt. Mit diesem wurde dann demonstriert wird die Materialien zusammen verarbeitet werden können. Anschließend wurde die mechanische Belastbarkeit überprüft, mit dem Ergebnis, dass die neue Materialmischung bestehende Polymere weit übertrifft. Zudem ist der unterschied zwischen der Druckrichtung und zwischen den Schichten deutlich geringer – an diesem Punkt versagen klassische FDM Ausdrucke meist.

High strength values compared to existing thermoplastic additive material have been demonstrated along with less than 30% reduction in Z strength compared to print direction strength

Damit wurde die erste Phase des Projektes erfolgreich abgeschlossen und es wurde gezeigt wie die neue Materialmischung eingesetzt werden kann. Im nächsten Schritt werden die Forscher versuchen größere Objekte zu drucken und die Materialeigenschaften weiter zu verbessern.