Cincinnati Inc. BAAM-printer demonstreert 3D-printen met gerecyclede composieten

Cincinnati Inc. (CI, Harrison, Ohio, VS) heeft aangekondigd dat het zijn Big Area Additive Manufacturing (BAAM)-machine heeft gebruikt om aan te tonen dat gerecycleerde materialen kunnen worden gebruikt voor 3D-printen door te produceren wat volgens het bedrijf een van de grootste monolithische multi -materiële objecten tot nu toe. De demonstratie bewees met succes dat grootschalig multi-materiaal printen effectief en economisch kan worden gedaan met gerecyclede composietmaterialen.

De grootschalige print met meerdere materialen werd bereikt door aanpassingen aan de BAAM aan te brengen en een nieuw extruderontwerp op te nemen dat plaats biedt aan een dubbel invoersysteem.

De afgelopen jaren heeft CI samengewerkt met het Oak Ridge National Laboratory (ORNL, Knoxville, Tenn., VS) van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) om de BAAM voortdurend te verbeteren en te ontwikkelen. Het eerste onderzoek was gericht op het grootschalig printen van systemen met één materiaal, meestal korte vezelversterkte polymeren.

"Het doel van dit specifieke onderzoek was om het printen aan te tonen van een multi-materiaal composietgereedschap inclusief overgangen, meer dan 3 meter lang, met gerecycled materiaal en bedrukt zonder handmatige tussenkomst", zegt Alex Riestenberg, CI's Additive Manufacturing productmanager.

Het onderdeel dat voor deze demonstratie werd geselecteerd, was een enkel facet van een geprefabriceerd betongereedschap dat wordt gebruikt bij de productie van commerciële raampanelen voor een hoogbouwproject in New York City. De mal woog ongeveer 400 pond, met een lengte van 10 voet, 10 duim. De afdruktijd was ongeveer zeven uur.

"Studies hebben aangetoond dat door het gebruik van meerdere materialen binnen een structuur, nieuwe mechanische reacties en multifunctionaliteit kunnen worden bereikt - zoals lichtgewicht structuren met op maat gemaakte mechanische eigenschappen, zachte en stijve segmenten in een onderdeel en slagvaste structuren", zegt materiaalwetenschapper ORNL Vidya Kishore.

De twee materialen die bij de constructie werden gebruikt, waren een mengsel met 100% gerecycled CF/ABS en standaard CF/ABS en ABS Syntactisch schuim.

Naast de ecologische voordelen van het gebruik van gerecyclede materialen, zegt Cincinnati Inc. dat de voordelen van extrusie van meerdere materialen de integratie van geleidende circuitprinten voor slimme structuren, lichtgewicht kernstructuren, lagere kosten voor gereedschap, eenvoudigere verwijdering van ondersteunend materiaal, plaatselijke versterking van specifieke gebieden, de mogelijkheid om verschillende materialen in verschillende functies op het onderdeel te gebruiken en zelfs de kleur van het onderdeel te veranderen.

De sleutel tot het bereiken van de hierboven geschetste doelen was het BAAM-multimateriaalsysteem, ontwikkeld in samenwerking met ORNL. Het grote thermoplastische extrusiesysteem van twee materialen stelt de gebruiker naar verluidt in staat om met slechts één extruder te printen met meerdere verschillende materialen binnen een enkele build.

"De bron van het materiaal dat in de extruder wordt ingevoerd, wordt op specifieke tijden tijdens een print on-the-fly geschakeld door twee materiaalpoorten heen en weer te schuiven over de invoer naar de extruder", zegt Riestenberg. "Het systeem bevat ook een materiaalmenger buiten het frame van de machine die specifieke hoeveelheden verschillende materialen en vulstoffen on-the-fly kan mengen voor specifieke aangepaste materiaalkwaliteiten."

Riestenberg legt uit dat de combinatie van het schakelmechanisme voor de materiaaltoevoer en de materiaalmenger gebruikers de mogelijkheid biedt om met verschillende soorten materialen en materiaalcombinaties te printen binnen één build, in plaats van twee.

"De BAAM met een systeemupgrade voor meerdere materialen is de enige machine die dit momenteel kan en dat onderscheidt ons van onze concurrenten", zegt Riestenberg. "Met de wetenschappelijke onderzoeksondersteuning van DOE's Advanced Manufacturing Office en ORNL hebben we deze productiemijlpaal kunnen bereiken."