在最近发表在《杂志》上的论文中添加剂制造，研究人员探索了基于聚合物熔体 - 分解的3D打印（ME3DP）过程，并涉及新鲜沉积的热塑性聚氨酯（TPU）的温度降低。他们还考虑了对界面发展的相关机械依赖性。
学习：对3D打印热塑性聚氨酯的拉伸各向异性的见解。图片来源：像素B/shutterstock
背景
由于其对各种聚合物的使用，低成本和适用性的简单性，ME3DP是一种经常使用的材料。通常可以实现机械各向异性，因为3D空间中的栅格结构并不均匀，并且此类项目的失败最初是在界面区域中发现的。因此，3D打印物体观察到的总体机械性能主要取决于界面层的粘结强度和孔隙率。
此外，观察到新鲜沉积熔体的温度以及在临界温度（TG）高于临界温度（TG）所需的时间量确定整个键层中分子链的扩散程度和纠缠程度。TPU和其他无定形弹性体的TG通常小于零，仅通过环境冷却才能获得。因此，目前尚不清楚必须结束哪种温度扩散动力学。3D打印的TPU可以促进骨科设备，低温隔离器，减震器和其他产品的生产。但是，需要进行详尽的研究以了解3D打印TPU所展示的过程结构 - 统治。
关于研究
在本研究中，由丁烷-1,4-二醇和亚甲基二苯基二异氰酸酯制成的由聚酯基团体组成的商业TPU丝。当沉积挤出的熔融链时，喷嘴温度设置为245°C。一个自编辑的G代码控制着喷嘴的轨迹。然后，将印刷的床单切成拉伸条。使用通用测试设备检查CM和3D打印样品的拉伸特性。使用称为最终拉伸强度（UTS）的度量评估了针对ASPRINT材料的机械强度。欧洲杯足球竞彩
扫描电子显微镜（SEM）用于分析印刷样品的横截面形态。该小组检查了在偏光显微镜下印刷碎片的结晶形态。为了记录沉积熔体观察到的变化的瞬态温度，使用了工具+程序。利用差异扫描量热法来分析TPU的热力学行为。在室温下，广角X射线衍射（WAXD）确认了印刷样品的微观结构。
观察
IR摄像机在喷嘴出口周围的223°C下测量了初始熔体温度。模拟结果与先前估计的温度衰减的行为相似。在此过程中，根据导电传热，将底物层同时加热到近120°C。同时，由于辐射和对流的热传输，新沉积熔体观察到的温度迅速下降。由于熔体温度的降低速率调节速率，可以预测，大直径喷嘴产生的沉积熔体线可以证明有益于创建更发达的界面层。对多线累积结构的数值模拟表明，与新沉积线接触的熔体线显示出最大的愈合。相反，交替的线显示损坏较小。
在较高的电加热床温度（TB）下产生的样品具有光滑的表面。样品在冷却和完成打印过程后保持其预期形状。直到结核病达到160°C，研究结果表明机械各向异性。随着结核病的上升，横跨横向断裂时的拉伸应变增加。但是，纵向拉伸测试的断裂应变保持稳定。一对不平行于载荷方向的熔体线创建的接口主要负责观察到的拉伸各向异性。
该小组指出，饲养结核病大大使降低印刷样品的孔隙率变得更加容易。相比之下，较高的TB鼓励软段结晶动力学，并产生了许多结晶石，从而导致了更明显的相分离。当给出足够的结晶时间时，可以推断出，在TB = 100-140°C下打印的样品表现出的屈服应力升高，包括横向和纵向屈服应力，应是由于这种结晶行为所致。因此，有助于改善拉伸特性和拉伸各向同性的两个主要因素是增强的结晶动力学和高度降低的孔隙率。
结论
总之，工程应用程序可以使用当前的技术将3D打印的项目转换为单步制造过程。根据模拟结果，熔体的热量仅影响了周围的层，而对较远的层几乎没有影响。当TB从25°C升至160°C时，拉伸特性从各向异性变为各向同性。
通过在长时间的停留时间内提高结核病，可以消除与分子链相关的弱取向度。总体而言，这项工作提供了一种简单的方法来打印高强度零件，同时突出了印刷TPU的机械各向异性。根据作者的说法，将来可以开发具有环境热源和单独的冷却系统的打印机。这将有助于超越ME3DP技术的当前局限性和缺陷。
资源
Xiang Lin等，（2022）。对3D打印热塑性聚氨酯的拉伸各向异性的见解。添加剂制造。doi：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103260
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