Forscher aus Sevilla entwickeln neue Methode zur Herstellung von Composite-Filament

Forscher der Universität Sevilla in Spanien haben ein neues Verfahren zur Herstellung hochgradig anpassbarer Composite-Filamente für das FFF-3D-Druckverfahren entwickelt.

Bei dieser Methode werden pelletförmige Polymerkapseln verwendet, die mit magnetischen Zusätzen gefüllt sind. Mithilfe eines Einschnecken-Desktop-Extruders war das Team in der Lage, aus den Kapseln ein maßgeschneidertes Composite-Filament herzustellen, das ausgezeichnete Druckeigenschaften aufweist.

Filamente und Materialien im Allgemeinen können mit Zusatzstoffen weiter funktionalisiert werden – Partikel, die in die Grundmatrix eingebettet sind und ihr Festigkeit oder eine andere wünschenswerte Eigenschaft verleihen. Im Falle von Polymerfilamenten kann die Erzielung einer sehr gleichmäßigen Verteilung der Zusatzstoffe die Homogenität deutlich erhöhen und die mechanischen Eigenschaften im gesamten Material maximieren.

Im ersten Teil der Studie von Sevilla ging es um die Entwicklung der neuen partikelgefüllten Kapseln. Die Wissenschaftler verwendeten handelsübliche PLA-Pellets, um ein Gitter aus oben offenen Hohlkapseln in 3D zu drucken. Anschließend füllte das Team jede Kapsel mit weichmagnetischem martensitaushärtendem Stahlpulver, bevor es die Deckel mit PLA-Deckeln verschloss und mit Aceton versiegelte. Dadurch entstand ein Satz hochgradig anpassbarer, mit Magnetpulver gefüllter PLA-Kapseln.

Danach wurden die Kapseln extrudiert, um das endgültige Filament herzustellen. Da die Kapseln vollständig verschlossen waren, konnte ausgeschlossen werden, dass sich das magnetische Material zu sehr konzentriert.

Die Röntgenaufnahmen des fertigen Produkts zeigten, dass der Ansatz ein glattes und kontinuierliches Verbundmaterial mit einer gleichmäßigen Magnetpulververteilung erfolgreich ist. Als großen Vorteil des Verfahrens nennen die Forscher die Notwendigkeit von nur einem Extrusionslauf auf einem relativ kostengünstigen Einschneckenextruder. Normalerweise sind mehrere Extrusionen erforderlich, welche die Kosten in die Höhe treiben.

Die komplette Studie unter dem Titel “Novel procedure for laboratory scale production of composite functional filaments for additive manufacturing” kann hier abgerufen werden.