Entwicklung der Reaktion von biomedizinischem isotaktischem Polypropylen, verstärkt mit Titan-Nitrid-Nanopartikeln, für die Materialextrusion im 3D-Druck

Hier wird eine neue Generation von druckbaren Bio-Verbundnanofilamenten untersucht. Ziel war es, die Effizienz von Titan-Nitrid (TiN) als Verstärkungsmittel für die Fused Filament Fabrication (FFF) 3D-Drucktechnik zu untersuchen. TiN, ein gängiges Keramikmaterial in medizinischen Geräten, wurde in Nanopulverform als Polymerverbesserer für den ebenfalls gängigen thermoplastischen Polypropylen in medizinischen Geräten verwendet. Solche Filamente mit überlegener Leistung sind für anspruchsvolle Anwendungen erforderlich, bei denen herkömmliche Polymere die Spezifikationen nicht erfüllen. Um die Materialeigenschaften und das Verhalten vollständig zu verstehen, wurden eine Vielzahl von Tests, einschließlich mechanischer Tests, thermischer und rheologischer Untersuchungen sowie spektroskopischer Analysen, gemäß Standards durchgeführt. Der Einfluss des Füllstoffanteils wurde ebenfalls berücksichtigt. Die morphologischen Eigenschaften der Materialien wurden ebenfalls beurteilt. Die mechanische Reaktion des Nanokomposits mit einer Füllstoffkonzentration von 2,0 Gew.-% zeigte die besten Verbesserungen in allen durchgeführten Experimenten, einschließlich Zugfestigkeit (41,5 %), Biegefestigkeit (33,7 %) und Schlagfestigkeit (18,0 %). Die Mikrohärte wurde um 44,8 % durch das Nanokomposit mit 2,0 Gew.-% Füllstoffkonzentration verbessert. Insgesamt wurde die Effizienz von TiN als Verstärkungsmittel im FFF 3D-Druck nachgewiesen, wodurch die vorgeschlagenen Nanokomposite eine ausreichende Lösung darstellen, wenn eine verbesserte Leistung erforderlich ist.