Prüfung von Polyethylenglas-Verbundwerkstoffen mit niedriger Dichte im FDM-3D-Druck

Die Verschleißfestigkeit von 3D-Druckmaterialien ist für viele Benutzer von entscheidender Bedeutung, da bisher nur wenige Forschungsstudien solche Details für ABS- oder PC-ABS-Mischungen untersuchen. Ein Großteil der Besorgnis gilt den anisotropen mechanischen Eigenschaften, die sich alle auf die Reibungsrichtung beziehen. Die Ergebnisse sind in der Arbeit „Preliminary Characterization of Novel LDPE-Based Wear-Resistant Composite Suitable for FDM 3D Printing“ beschrieben.

Mit fein pulverisiertem Altglas verstärkte Verbundwerkstoffe aus Polyethylen niedriger Dichte (Low-density polyethylene LDPE) wurden als potenzielles Material für 3D-gedruckte Strukturen zur Verwendung in reibungsarmen Anwendungen identifiziert. Ein kürzlich veröffentlichtes 3D-Druckmodell wurde verwendet, um die Grenzen der Filamentvorschubrate und der Druckgeschwindigkeit zu berechnen. Tribologische Tests (Pin-on-Disc-Verfahren) der gedruckten Verbundstoffe wurden für verschiedene Druckpfadrichtungen durchgeführt. An den Proben wurde eine Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) durchgeführt, und die Verbundwerkstoffe zeigten im Vergleich zu LDPE eine höhere Kristallinität, was teilweise den höheren Elastizitätsmodul der Verbundwerkstoffe erklärt, der während statischer Zugversuche bestimmt wurde. Die Verwendung eines feinen Glaspulvers als Verstärkung verbesserte die Verschleißfestigkeit von LDPE um 50%, da sich auf der Oberfläche der Probe ein Gleitfilm bildete. Es wurde ein offensichtlicher Effekt der Reibungsrichtung gegenüber der Richtung des gedruckten Weges auf den Verschleiß gefunden; Dies hing wahrscheinlich mit Unterschieden beim Entfernen von Reibungsprodukten aus dem Reibungsbereich für verschiedene Druckpfadrichtungen zusammen. Die LDPE-Verbundwerkstoffe mit feinen Altglaspartikeln sind vielversprechende Materialien für reibungsarme Anwendungen und werden Gegenstand weiterer Forschungen sein.