Испанские исследователи разработали полимерные соединения, которые улучшают межслойную связь для FFF/FDM 3D печати. Смешивая ТПУ и АБС в различных пропорциях, они, как сообщается, создали новые материалы с «появлением супрамолекулярных взаимодействий посредством водородных связей». В действительности, смеси имеют намного лучшее межслойное соединение, не показывая потери в пределе текучести. Такой материал мог бы служить хорошей альтернативой для традиционных полимеров, обеспечивая лучшую прочность при более низких требованиях к нагреву слоя и сопла.

Хотя FFF/FDM печать прошла долгий путь, у нее все еще есть некоторые недостатки. По сравнению с литьем под давлением механические свойства напечатанных предметов могут быть на 50% ниже. Чистый ABS, например, снижает предел текучести при растяжении с 49,94 до 27,59 МПа после печати. К тому же, сложные детали могут пострадать из-за отсутствия однородного распределения материала и наличия воздушных зазоров между слоями. Это делает напечатанные объекты более хрупкими и вызывает сильную анизотропию.

Ученые установили, что смеси термопластичного эластомера являются хорошим решением этой проблемы. Они утверждают, что такие композитные материалы обладают отличными адгезионными свойствами, а некоторые даже можно обрабатывать без нагревания. Поэтому их исследования основывались на идее смешивания АБС, одного из самых распространенных термопластов, с ТПУ.

«Первый признак хорошей совместимости между ABS и TPU в том, что мы не можем идентифицировать отдельные области ABS и TPU, по крайней мере, в пределах пространственного разрешения комбинационного лазера», говорится в работе.

Исследователи прошли через различные пропорции смесей, чтобы со временем прийти к идеальным. Они подготовили нить для 3D принтера, используя одношнековый экструдер (Noztek при температуре 230° C со скоростью шнека 60 об/мин. Полимерные смеси состоят из 10%, 20% и 30% ТПУ и 90%, 80% и 70% АБС соответственно.

Ученые обнаружили, что 10-20% содержание TPU хорошо влияет на межслойное соединение без снижения предела текучести, а версия с 30% TPU даже позволяла печатать без дополнительного нагрева рабочей платформы.