© 2024 SURF
HET DOEL VAN DIT PROJECT WAS OM DUURZAME FOTOPOLYMEERHARSEN TE ONTWIKKELEN UIT BIOMASSA, DIE NA 3D PRINTING EN GEBRUIK RECYCLEERBAAR ZIJN.
DE EERSTE STAP VAN HET PROJECT OMVATTE DE SYNTHESE VAN EEN VETZUUR GEBASEERD DIFUNCTIONEEL (BGD-1) EN TRIFUNCTIONEEL (CROSS-1) MONOMEER. BIJ DE SYNTHESE IS HET BELANGRIJK OM EEN OVERMAAT ALDEHYDE TE GEBRUIKEN, WAARDOOR ER GEEN MICHAEL-ADDITIE OPTREEDT WAARDOOR NEVENREACTIES KUNNEN VOORKOMEN WORDEN.
VERVOLGENS WERDEN OP LABOSCHAAL INKTFORMULERINGEN GEMAAKT OP BASIS VAN MONOFUNCTIONELE REACTIEVE VERDUNNER ISOBORNYLMETHACRYLAAT (COMMERCIEEL BIOGEBASEERD MONOMEER), BGD-1 EN CROSS-1, ALSOOK BAPO (FOTOINITIATOR). VISCOSITEITSTUDIES WERDEN GEDAAN MET DE REOMETER OM VOOR FORMULERINGEN MET VERSCHILLENDE VERHOUDINGEN VAN DE MONOMEREN TE BEPALEN OF ZE PRINTBAAR ZIJN. HIERUIT BLEEK DAT 20% IBOMA REACTIEVE VERDUNNER NODIG WAS IN DE FORMULERINGEN. DE SNELHEID VAN CROSSLINKING IS TEVENS BEPAALD MET DE FOTOREOMETER EN BLEEK BINNEN 0.3 SECONDEN TE GEBEUREN VOOR ALLE FORMULATIES. NA HET CROSSLINKEN IS DE GEL CONTENT BEPAALD VAN DE GECROSSLINKTE FORMULATIES EN DEZE BLEEK BOVEN DE 97% TE LIGGEN VOOR ALLE FORMULATIES. MET DE DMA IS DE TG BEPAALD VAN DE GECROSSLINKTE FORMULATIES, DEZE LAG ROND 65OC. OOK WAS DUIDELIJK TE ZIEN DAT DE IMINE BINDINGEN KUNNEN UITWISSELEN DOOR DE TEMPERATUUR TE VERHOGEN BOVEN DE 200OC. DIT WERD BEVESTIGD MET BEHULP VAN PLAAT-PLAAT REOLOGIE, WAARBIJ RELAXATIETIJDEN TOT 5.6 SECONDEN WERDEN GEMETEN.
EEN DRIETAL FORMULATIES ZIJN VERVOLGENS GESELECTEERD OM OP TE SCHALEN VOOR 3D PRINTING; NAMELIJK CR05, CR06 EN CR07 IN VOLGORDE VAN AFNEMENDE HOEVEELHEID CROSS-1 (10%, 5% EN 0% RESPECTIEVELIJK). TENSILE BARS, IMPACT BARS EN ROOK TOWER PROTOTYPES WERDEN SUCCESVOL GEPRINT UIT DEZE 3 RESINS MET BEHULP VAN MSLA TECHNOLOGIE. DE BELICHTINGSTIJD PER PRINTLAAG VARIEERDE VAN 9 TOT 14 SECONDEN, GEBASEERD OP DE BOUWCURVES. DE E-MODULUS NAM TOE MET TOENEMENDE HOEVEELHEID CROSS-1 (VAN 1290 TOT 1450 MPA) IN VERBAND MET VERHOOGDE CROSSLINKDICHTHEID.
THERMISCHE TESTS IN EEN OVEN BIJ 200OC TOONDE DE STRUCTURELE STABILITEIT VAN DE GEPRINTE (EN GECROSSLINKTE) SAMPLES. ECHTER, NA VERMALEN VAN DE GEPRINTE SAMPLES KON HET POEDER IN EEN MAL BIJ 150OC EN 40 KN WORDEN GEPREST TOT GERECYCLEDE TENSILE BARS, DANKZIJ HET DYNAMISCH COVALENTE NETWERK VAN IMINE BINDINGEN. VIA DEZE METHODE WERD HET ONTWIKKELDE MATERIAAL 3 MAAL SUCCESVOL GERECYCLEERD. MECHANISCHE ANALYSE VAN DE 3 CYCLI DEMONSTREERDE EEN CONSTANTE E-MODULUS EN TREKSTERKTE VOOR ZOWEL CR05, CR06 ALS CR07. DAARMEE IS DE RECYCLEERBAARHEID VAN ONS BIOGEBASEERD FOTOPOLYMEERHARS AANGETOOND.
Vanuit het werkveld is er een steeds grotere behoefte aan duurzame bouwstenen om materialen te ontwikkelen. Op gebied van materiaalontwikkeling, biedt additive manufacturing (AM) de mogelijkheid om een veelzijdig aanbod aan op maat gemaakte materialen te produceren. Een belangrijke klasse materialen gebruikt in AM zijn thermohardende fotopolymeren. Hoewel thermohardende fotopolymeren duurzaam zijn omdat geen milieuvervuilende, vluchtige organische solventen nodig zijn in de formuleringen, zijn de op de markt beschikbare thermohardende fotopolymeerformulaties nog niet duurzaam genoeg. De grondstoffen zijn meestal nog van fossiele oorsprong en eens uitgehard zijn de 3D geprinte objecten niet meer recycleerbaar of herverwerkbaar tot andere objecten. In dit project zullen NHL Stenden, Universiteit Maastricht en Liqcreate werken aan het ontwikkelen van biogebaseerde fotopolymeerharsen op basis van bouwstenen afgeleid van lignine, vetzuur en kampfer. Bovendien zullen de bouwstenen reversibele bindigen bevatten die toelaten om anders niet recycleerbare uitgeharde producten bij verhoogde temperatuur toch te kunnen verwerken als een thermoplast, wat de weg opent naar recyclage.
Op basis van deze bouwstenen zullen fotopolymeerformulaties worden gemaakt en uitgehard, waarna de mechanische eigenschappen in kaart worden gebracht. De beste fotopolymeer formulaties zullen worden gebruikt voor het 3D printen van objecten, waarvan de recycleerbaarheid bestudeerd zal worden.