El PLA es probablemente el material de impresión 3D más común y fácil de usar del mercado. Investigadores tailandeses han desarrollado compuestos de PLA luminiscentes que muestran características mecánicas y de calentamiento deseables. Los hallazgos podrían ser cruciales en el desarrollo de herramientas para entornos oscuros, en la fabricación de juguetes o en instalaciones artísticas.
La investigación es un proyecto conjunto entre la Universidad de Tecnología de Rajamangala y la Universidad de Kasetsart en Bangkok. El estudio se centró en la fabricación de casos de uso de impresión 3D de compuestos de PLA luminiscentes, considerando el fósforo cerámico como el candidato ideal debido a sus pequeños tamaños de partículas. Esto lo hace efectivamente adecuado para mezclar con matrices poliméricas.
El grupo descubrió que el nuevo fósforo dopado con MgAl2O4 con Sm3 + no solo mejoraba la luminiscencia, sino también una variedad de otras características. El material mostró temperaturas de transición vítrea, cristalización y fusión más bajas para el PLA. La intensidad luminiscente se incrementó con la proporción creciente de fósforos. Los investigadores también detectaron propiedades mecánicas reforzadas en compuestos con modificación de la superficie y mejores propiedades mecánicas de los filamentos compuestos, como se evidencia en una serie de pruebas mecánicas.
Crear filamentos luminiscentes
La fabricación del filamento requirió una serie de procesos. En primer lugar, tuvieron que preparar el fósforo mediante un laborioso enfoque de varios pasos. Disolvieron un agente de acoplamiento (3-aminopropiltrietoxisilano, 2% en peso) en agua desionizada y lo agitaron durante 5 min, permitiendo reacciones de hidrólisis. Luego, agregaron el fósforo en la solución, alimentándolo con calor continuo y removiéndolo a 80 ° C durante una hora. Esto ayudó en la modificación de la superficie. Luego, lavaron y secaron el polvo final a 80 ° C durante 6 h.
Hacer el material y el filamento es el siguiente paso. La combinación de gránulos y cargas de ácido poliláctico (PLA) requiere extrusión en filamentos utilizando una extrusora de doble tornillo. Estos filamentos se cortan luego en gránulos de lote maestro. A continuación, mezclaron los gránulos de PLA y los gránulos del lote maestro con una extrusora de un solo tornillo en los compuestos con composiciones finales de 0, 1, 2, 3 y 4 phr. Luego estaban listos para imprimir el PLA ordenado y los filamentos compuestos utilizando una impresora 3D Wanhao Duplicator i3 plus.
A continuación, el compuesto de PLA luminiscente resultante necesitaba ser probado y medido. Las mediciones de PL mostraron propiedades luminiscentes de muestras impresas en 3D que se asemejan a las de los polvos de fósforo. Las pruebas adicionales incluyeron espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (XRD), calorimetría diferencial de barrido. Los procedimientos estándar, ASTM D638, ASTM D790, ASTM D2240 y ASTM D256 probaron la resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión, la dureza y la resistencia al impacto izod, respectivamente.
Imágenes cortesía de investigadores, recuperadas a través de Research Gate. El artículo completo también está disponible aquí .
