Mechanical Properties of Material Extrusion Printed Samples Made of PLA After Treatment in an Acetone Bath

• Autorzy: Szczygieł, Paweł , Kowalska, Natalia

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne próbek wytworzonych technologią wytłaczania warstwowego z materiału PLA po obróbce w kąpieli w acetonie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a study of the effect of chemical treatment using pure acetone on strength specimens made from PLA polylactide produced by 3D FDM/FFF printing technology. The strength specimens were designed in accordance with the ISO 527 standard. The chemical treatment was carried out using baths at different time intervals. The hardness of the samples was measured, and a tensile test was performed. The results show that with prolonged contact with acetone, the hardness of the material decreases by approximately 45% compared to untreated samples. When analysing the tensile tests, it was noted that the tensile strength decreases with longer chemical bath time. At the same time, the material becomes more ductile, resulting in a high elongation at break in tension of up to 40% relative to untreated samples.

PL

W artykule przedstawiono badanie wpływu obróbki chemicznej przy użyciu czystego acetonu na wytrzymałość próbek wykonanych z polilaktydu PLA w technologii druku 3D FDM/FFF. Próbki wytrzymałościowe zostały zaprojektowane zgodnie z normą ISO 527. Obróbkę chemiczną w roztworze acetonu przeprowadzono w różnych odstępach czasu. Zmierzono twardość próbek i przeprowadzono statyczną próbę rozciągania. Wyniki wskazują, że przy dłuższym kontakcie z acetonem twardość materiału spada o około 45% w porównaniu z próbkami niepoddanymi obróbce. Analizując testy rozciągania, zauważono, że wytrzymałość na rozciąganie zmniejsza się wraz z wydłużeniem czasu trwania kąpieli chemicznej. Jednocześnie materiał staje się bardziej plastyczny, co powoduje, że wydłużenie przy zerwaniu jest o 40% większe w porównaniu do próbek niepoddanych obróbce chemicznej.

Słowa kluczowe

PL

druk 3D; PLA; aceton; twardość; wytrzymałość na rozciąganie

EN

3D printing; PLA; acetone; hardness; tensile strength

• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 15, Nr 2 (56)
• Strony: 71--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr., tab., fot.

Twórcy

autor

Szczygieł, Paweł

• Kielce University of Technology 7 Tysiąclecia Państwa Polskiego Av., 25-314 Kielce, Poland,

autor

Kowalska, Natalia

• Kielce University of Technology 7 Tysiąclecia Państwa Polskiego Av., 25-314 Kielce, Poland,

Bibliografia

• [1] Jandyal, Anketa, Ikshita Chaturvedi, Ishika Wazir, Ankush Raina, and Mir Irfan Ul Haq. 2022. "3D printing – A review of processes, materials and applications in industry 4.0". Sustainable Operations and Computers 3 (43) : 33–42.
• [2] Shahrubudin, Nurhalida, Lee Te Chuan, and Rohaizan Ramlan. 2019. "An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, and Applications". Procedia Manufacturing 35 : 1286–1296.
• [3] Zheng, Yufan, Ahmed Jawad Qureshi, and Rafiq Ahmad. 2018. "Algorithm for remanufacturing of damaged parts with hybrid 3D printing and machining process". Manufacturing Letters 15 (A) : 38–41.
• [4] Praniewicz, Maxwell, Thomas Kurfess, and Christopher Saldana. 2018. "Adaptive geometry transformation and repair for hybrid manufacturing". Procedia Manufacturing 26 : 228–236.
• [5] Boschetto, Alberto, and Luana Bottini. 2016. "Design for manufacturing of surfaces to improve accuracy in Fused Deposition Modeling". Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 37 : 103–114.
• [6] Ahn, Gayoung, Jin-Hwe Kweon, Soonman Kwon, Jungll Song, and Seokhee Lee. 2009. "Representation of surface roughness in fused deposition modeling". Journal of Materials Processing Technology 209 (15-16) : 5593–5600.
• [7] Kozior, Tomasz, Al Mamun, Marah Trabelsi, Lilia Sabantina, and Andrea Ehrmann 2020. "Quality of the surface texture and mechanical properties of FDM printed samples after thermal and chemical treatment". Strojniški Vestnik / Journal of Mechanical Engineering 66 (2) : 105–113.
• [8] Marciniak, Dawid, Piotr Szewczykowski, Piotr Czyżewski, Dariusz Sykutera, and Marek Bieliński. 2018. "Effect of surface modification by acetone vaporization on the structure of 3D printed acrylonitrilebutadiene-styrene elements". Polimery 63 (11-12) 785–790.
• [9] Colpani, Alessandro, Antonio Fiorentino, and Elisabetta Ceretti. 2019. "Characterization of chemical surface finishing with cold acetone vapours on ABS parts fabricated by FDM". Production Engineering 13 : 437–447.
• [10] Lalehpour, Amirali, Conner Janeteas, and Ahmad Barari. 2018. "Surface roughness of FDM parts after post-processing with acetone vapor bath smoothing process". International Journal of Advanced Manufacturing Technology 95 : 1505–1520.
• [11] Herianto, Herianto, Pulung Bayu Setyadarma, and Hasan Mastrisiswadi. 2019. "Surface finish machining optimization for 3D print". Journal of Physics: Conference Series 1367 : 1–7.
• [12] Pămărac, Răzvan Gabriel, and Radu Emanuil Petruse. 2018. "Study Regarding the Optimal Milling Parameters for Finishing 3D Printed Parts from ABS and PLA Materials". Acta Universitatis Cibiniensis. Technical Series 70 (1) : 66–72.
• [13] Boschetto, Alberto, Luana Bottini, and Francesco Veniali. 2016. "Finishing of Fused Deposition Modeling parts by CNC machining". Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 41 : 92–101.
• [14] Kulpa, Jakub, Łukasz Nowakowski, and Jerzy Sładek. 2016. "Apply machining to improve the accuracy of the dimensions and shapes of the elements produced by additive technology". Mechanik 10 : 1442–1443.
• [15] Taşcıoğlu, Emre, Özhan Kıtay, Ali Özkan Keskin, and Yusuf Kaynak. 2022. "Effect of printing parameters and post-process on surface roughness and dimensional deviation of PLA parts fabricated by extrusion-based 3D printing". Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering 44 (4) : 139-1-14.
• [16] Anitha, Rajagopal, Subramaniam Arunachalam, and Paramaswaran Radhakrishnan. 2001. "Critical parameters influencing the quality of prototypes in fused deposition modelling". Journal of Materials Processing Technology 118 (1–3) : 385–388.
• [17] Mazzanti, Valentina, Lorenzo Malagutti, and Francesco Mollica. 2019. "FDM 3D Printing of Polymers Containing Natural Fillers: A Review of their Mechanical Properties". Polymers 11 (7) : 1–22.
• [18] Aniśko, Joanna, and Mateusz Barczewski. 2021. "Polylactide: from Synthesis and Modification to Final Properties". Advances in Science and Technology Research Journal 15 (3) : 9-29.
• [19] https://static.igem.org/mediawiki/2015/3/37/CamJIC-Specs-Materials.pdf (2015).
• [20] https://3dprinting.co.uk/wp-content/uploads/2021/04/MSDS-PLAMethod.pdf (2016).
• [21] Kiński, Wojciech, Maciej Cader, and Grzegorz Zboiński. 2023. "Tensile Strength Testing of Samples made of ABS-M30 Polymer Using FDM Technology". Problemy mechatroniki. Uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa / Probl. Mechatronics. Armament Aviat. Saf. Eng. 14 (1) : 135-143.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.6155