Additive Fertigung mit flüssigem Latex und recyceltem Kautschuk

Forscher der Queen Mary University in London untersuchen eine neue Drop-on-Demand (DoD) -Methode mit Latex und Gummi. Sie erläutern ihre Arbeit in „Additive Manufacturing with Liquid Latex and Recycled End-of-Life Rubber“ und erläuterten, wie sie eine neue Methode entwickeln konnten, um einige der Herausforderungen in Bezug auf die Kompatibilität zwischen Materialien und Tintenstrahlsystemen zu meistern.

Elastomere und Kautschuk sind gängige Industriematerialien, die für Testobjekte, tragende Teile und viele andere kommerzielle Produkte verwendet werden. Die industrielle Verarbeitung dieser Materialien wird derzeit vom Spritzguss dominiert, was die Herstellungskosten senkt und die Produktion beschleunigt. Dieses Herstellungsverfahren erlaubt jedoch keine Personalisierung oder Anpassung, und es fehlt ihm die Vielseitigkeit anderer Techniken, beispielsweise des dreidimensionalen Druckens. Es ist verständlicherweise ein Schritt in Richtung der additiven Fertigung (AM) mit Elastomeren zu verzeichnen. Diese Arbeit schlägt einen neuen Ansatz für AM mit flüssigem Latex vor und verwendet einen auf Drop-on-Demand (DoD) basierenden Tintenstrahl zur Herstellung von Latexmustern. Der Druckkopf-Aktuator profitiert von einer höheren Materialkompatibilität im Vergleich zu herkömmlichen Tintenstrahl- / Extrusionsdruckern, wodurch viskose Flüssigkeiten sowie Flüssigkeiten mit hoher Feststoffbeladung ausgestoßen werden können. Der Aufbau ermöglicht das Drucken mit einem viskosen flüssigen Latex mit hohem Feststoffgehalt (60 wt. %). Der Prozess ist kontrollierbar und zuverlässig und ermöglicht das Drucken von Mustern.

Darüber hinaus untersuchen die Forscher das Drucken mit mikronisiertem Kautschukpulver (MRP) aus Altreifen, um die Kompatibilität mit Festpartikelbeladungen zu testen und eine neuartige Methode für das Recycling von Kautschuk. In dieser Studie zeigen wir, dass DoD-Inkjet-Druck in großem Maßstab Feststoffpartikelmengen von bis zu 10 wt. % verarbeiten kann zusätzlich zu dem flüssigen Latex mit hohem Feststoffgehalt. Darüber hinaus wurden mehrschichtige Objekte aus reinem flüssigen Latex sowie aus MRP/Latex-Suspensionen erstellt. Die Materialcharakterisierung zeigt an, dass die Steifheit des ausgehärteten Latex nicht durch die Zugabe von MRP verändert wird, sondern die maximale Dehnungslänge von 750% auf 430% reduziert wird. Die Ergebnisse unterstreichen die Fähigkeit, sowohl mit hoher Partikelbelastung als auch mit großen Partikeln zu drucken. Diese explorative Studie zeigt das Potenzial von AM-Prozessen mit flüssigem Latex sowie einen neuen Ansatz für die Wiederverwendung von Reifengummi.

Die Studie hat das Potenzial von AM mit flüssigem Latex gezeigt. Es besteht jedoch noch Verbesserungsbedarf. Zum Beispiel sollte die Trocknungszeit des flüssigen Latex weiter verkürzt werden, indem zum Beispiel eine Heizquelle in der Stufe oder im Druckbett eingeschlossen wird. Eine Verbesserung der Bühnen- und Mustersteuerung würde die Auflösung und Zuverlässigkeit der Druckqualität verbessern. Eine zuverlässige AM-Methode mit flüssigem Latex würde der Industrie große Vorteile bringen, indem sie die Herstellungskosten senkt (keine Formen erforderlich) und dem Herstellungsprozess ein bisher unerreichtes Maß an Flexibilität verleihen. Darüber hinaus hat die Studie eine neuartige Methode zum Recycling von Altreifen gezeigt. Es ist absehbar, dass die Forscher mit dieser Arbeit in der Zukunft 3D-gedruckte Objekte mit Gummiabfällen erstellen können, wodurch die derzeitigen Recycling- und Abfallbewirtschaftungsmethoden erweitert werden.