En un artículo titulado «Propiedades de flexión y comportamiento de fractura de CF / PEEK en orientación de edificios ortogonales por FDM: microestructura y mecanismo», el equipo de Qiushi Li revela sus hallazgos sobre los efectos de agregar fibras de carbono cortas (SCF) en el filamento de la impresora 3D al imprimir PEEK .
PEEK ha experimentado un fuerte aumento en popularidad en los últimos años a medida que las impresoras 3D FDM industriales que pueden funcionar a temperaturas más altas se han vuelto más disponibles. El polímero tiene una alta resistencia a la tracción y a la temperatura, lo que lo hace deseable en aplicaciones aeroespaciales, médicas y otras aplicaciones industriales. Aún así, las piezas impresas en 3D con PEEK sufren el mismo problema que todas las demás piezas impresas en 3D en una máquina FDM (modelado de deposición fundida): debilidad en las capas verticales debido a una mala unión entre capas.
Los investigadores chinos querían investigar si la adición de SCF al PEEK mejoraría su fuerza. Se utilizó una impresora 3D Funmat HT FDM para imprimir las cuatro piezas de prueba; dos se imprimieron verticalmente con SCF y dos horizontalmente sin SCF. Los gránulos de plástico también se utilizaron para hacer piezas moldeadas por inyección idénticas para comparar las piezas impresas.
Sus resultados son intrigantes. Las diferencias de resistencia entre las piezas impresas verticalmente en 3D y las piezas moldeadas eran insignificantes, se añadieran o no SCF, aunque la impresión vertical CF / PEEK era ligeramente más fuerte que la impresión vertical estándar de PEEK. Sin embargo, la impresión horizontal CF / PEEK era más débil que su contraparte estándar de PEEK.
“Con la adición de CF, los compuestos CF / PEEK impresos horizontalmente exhibieron un valor 7,1% menor que el de PEEK, lo que concuerda con un informe anterior sobre la adición de nanotubos de carbono (CNT). Sorprendentemente, los compuestos PEEK y CF / PEEK impresos verticalmente mostraron un valor de 146 MPa, que era similar al valor de las muestras moldeadas. Un valor similar entre las muestras impresas y las muestras moldeadas es raro, pero muy deseado, para la impresión 3D ”, declararon los autores.
También se señalaron los beneficios de agregar CF a las piezas moldeadas. “La incorporación de CF dio como resultado un módulo 8.30% más alto para las muestras moldeadas de CF / PEEK en comparación con las de las muestras de PEEK. También se observó un aumento estadísticamente significativo en el módulo para las muestras impresas verticalmente ”.
La adición de SCF «aumenta el proceso de nucleación uniforme de PEEK durante la impresión 3D, disminuye la fuerza de unión de capa a capa y cambia en gran medida el modo de fractura», y los resultados del estudio indican que la orientación de la impresión a veces es más importante que el compuesto utilizado .
«El diseño de una ruta de impresión a lo largo de la orientación de la tensión que coopera con la incorporación de una fase reforzada en la matriz proporciona un método eficaz para mejorar las propiedades mecánicas de los compuestos y amplía la aplicación de la impresión 3D en los campos de diseño ligero», declararon los investigadores. . «Este estudio será útil para que los diseñadores investiguen la influencia de las microestructuras en los compuestos impresos durante el proceso de impresión».
