使用开源材料造粒机降低3D打印成本

好的丝材可能是昂贵的,尽管丝材制成的聚合物并不昂贵。这是一篇题为“基于熔融颗粒制造的增材制造的3D可打印聚合物造粒机切碎机”的论文开场白。作者认为,通过消除制造丝材的过程来避免加价,而不是直接从聚合物颗粒中进行3D打印。他们指出,熔融颗粒状物体制造(FGF)或熔融颗粒制造(FPF)由于缺乏低成本造粒机和切碎机的可及性而受到阻碍。因此,他们开发了自己的开源3D可打印造粒机,可以加工单个热聚合物,也可以加工复合材料。

该系统的单电机版本制造只需185美元。所有部件均可使用PLA或任何其他硬质FFF热塑性塑料进行3D打印,但少数部件专门指定使用NinjaFlex打印。并给出了用于组装3D打印部件的逐步说明。

组装完机器后,研究人员用多种材料对其进行了测试:直径为1.75和2.85的PLA和ABS,以及PP,PETg和coffee-filledPLA。他们还测试了NinjaFlex,但发现它太柔韧而无法加工。

使用原型Gigabot X 3D打印机对材料进行3D打印,并使用自行设计的“回收站”从颗粒中制造PLA丝材。

研究人员表示,“该系统可以通过改变速度来控制颗粒的大小。以kg / h为单位的颗粒生产率是电机速度的函数,并且是线性的:一台电机全速0.5 kg/ h,100 rpm时0.25,50 rpm时0.125。”

回收材料如PET和PP,也可用于消费后材料,切碎诸如水瓶之类的东西。

研究人员解释说,“为了保持可接受的机械性能,回收的纤维必须与原始材料混合或用更坚固的材料加固。尽管有这些缺点,对回收站处理的材料的生命周期分析发现,与传统的纤维制造相比,纤维的体现能量减少了90%。”

已经证明回收站可接受的热聚合物包括PLA、HDPE、ABS和弹性体,以及复合材料,例如废木材生物聚合物和碳纤维增强塑料。

未来的工作包括用更便宜的替代品替换某些部件,如直流电机,以及改进几何结构,以便将NinjaFlex等柔性丝材切碎。

研究人员总结道,“该系统是使用开源设计策略成功开发的,并使用低成本的开源3D打印机制造。本发明提供了具有多种尺寸的高耐热聚合物粒料,其能够用于FGF打印机以及用于3D打印材料的再循环机器的重新配制。它在一台电机上的吞吐量为0.5 kg / h,在切碎过程中两台电机的吞吐量为1.0 kg / h,仅使用0.24 kWh / kg。颗粒通过FGF直接成功地进行3D打印,并且在回收站中转换成高耐受性纤维后间接成功地进行3D打印。”

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