Forscher der Universiti Teknikal Malaysiya Melaka (UTeM) haben eine verbesserte Lösung für das Recycling von ABS entwickelt. Sie verwendeten dazu einen modifizierten FFF-3D-Drucker und Ultraschallvibrationen. Es gelang Ihnen die Schichten sauber aufeinander zu bringen und damit die Festigkeit 3D-gedruckter Objekte aus recyceltem ABS zu verbessern. Das Ziel der Wissenschaftler ist es die Abfallmengen von ABS zu reduzieren.

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Logo Universiti Teknikal Malaysia MelakaAn der Universiti Teknikal Malaysia Melaka (UTeM) haben Forscher einen 3D-Drucker für widerstandsfähigere Teile aus recyceltem ABS-Filament entwickelt. Sie konnten zwei piezoelektrische Wandler an einen gewöhnlichen FFF-3D-Drucker (Gantry Fused Filament Fabrication) montieren und ein Mittel entwickeln. Damit gelang es ihnen, einen Teil der Festigkeitsminderung umzukehren, die bei recyceltem ABS auftritt. Das effiziente Design ermöglichte es, die Druckfestigkeit von Teilen aus wiederverwendetem Material um 59 % zu verbessern, wodurch sie die Abfallmenge an umweltschädlichen Filamenten minimieren konnten. Die Ergebnisse ihrer Arbeit stellten sie in einem Artikel mit dem Titel „Investigation of Mechanical Properties of Recycled ABS Printed with Open Source FDM Printer Integrated with Ultrasound Vibration“

Zwischenschichtbindung verbessern

Aufbau des FFF-3D-Druckers
Die Forscher nutzten für ihre Untersuchungen einen einfachen FFF-3D-Drucker (im Bild: Aufbau des 3D-Druckers)(Bild © UTeM).

Um Abfall zu reduzieren, bemühen sich Hersteller um Lösungen, das Recycling von ABS-Kunststoff effizienter zu gestalten. Die mechanischen Eigenschaften von recyceltem ABS sind jedoch deutlich schlechter. Die Wiederverwendung des Materials verringert die Endfestigkeit nach dem 3D-Druck um bis zu 49 %. Die Schwächung ist auf eine schlechte Zwischenschichtbindung zurückzuführen, was schlimmstenfalls zum Versagen des 3D-Drucks führen kann.

Die UTeM-Forscher granulierten ihr gebrauchtes ABS und extrudierten es in 1,75 mm-Filament. Anschließend druckten sie mit dem Prototyp einer FFF-Maschine mit piezoelektrischen Wandlern, die für die Verwendung von Ultraschallvibrationen als Mittel ausgelegt war, individuelle Muster. Erste Modelle, die bei einer Düsentemperatur von 230 °C hergestellt wurden, zeigten Oberflächenfehler. Mit einer Düsentemperatur von 270 °C und einer langsameren Druckgeschwindigkeit konnten sie das Problem beheben. Das Aussetzen von Teilen Ultraschallvibrationen bei 20-kHz-Frequenzen verbesserte „die Haftung der Schichten aus recyceltem ABS stark“. Die Biegefestigkeit und das Modul der 3D-gedruckten Objekte verbesserten sich um 43 % bzw. 53 % gegenüber vorher. Zugfestigkeitstest bestätigten die Ergebnisse.

Das Team erklärt:

„Unser Ansatz ist eine praktikable Option für die bessere Nutzung von Druckmaterialien und verbessert mit Hilfe von Ultraschallvibrationen die mechanischen Eigenschaften von recyceltem ABS. Daher zeigt diese Studie ein enormes Potenzial für eine nachhaltige Bewirtschaftung von ABS-Abfällen durch Recycling und reduziert die Belastung von Ressourcen und Deponien.“

Ergebnisse der Biegefestigkeitstests
Ergebnisse der Biegefestigkeitstests (Bild © UTeM).

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