3D-tulostaminen tuo paljon vapauksia kappaleiden suunnittelemiseen ja valmistamiseen. Kierrätyskumin ja 3D-tulostamisen yhdistäminen tuo ekologisuuden lisäksi uusia ulottuvuuksia käytettyjen renkaiden kierrätykseen. Kierrätyskumin lisäämisellä kestomuoviin tavoitellaan edullisempaa hintaa ja iskulujuuden parantamista. Työn tavoitteena on sekoittaa käytettyjen autojen renkaista hienonnettua kumimursketta (GTR, Ground Tyre Rybber) kestomuoviin ja valmistaa seoksesta 3D-tulostamiseen soveltuvaa filamenttia.3D-tulostaminen on valmistustapa, jossa kappale valmistetaan kerroksittain kolmiulotteisen mallin mukaan. Yleisin 3D-tulostuksessa käytettävä, pursotukseen perustuva valmis-tusmenetelmä (FDM, Fused Deposition Modeling), vaatii materiaalilta sulatyöstettävyyttä ja puristuslujuutta. FDM:llä tulostetun kappaleen toiminnallisuutta voidaan parantaa lisäämällä filamenttiin partikkeleita tai kuituja. Tässä diplomityössä filamenttiin lisättiin GTR:ää ja pyrittiin arvioimaan sen vaikutuksia materiaalin ominaisuuksiin. Työn teoreettisessa osuudessa käsitellään tarkemmin polypropeenin (PP:n) ja GTR:n keskinäistä sekoittamista, komponenttien välisen adheesion parantamista sekä GTR:n lisäämisen vaikutuksia PP:n ominaisuuksiin. 3D-tulostamisesta käsitellään valmistetun kappaleen rakennetta, pinnanlaatua ja käytettyjä materiaaleja.Diplomityön kokeellisen osuuden perusteella kumia pystytään sekoittamaan kestomuoviin. Tässä työssä käytettävä sekoitussuhde oli 50 % PP:a, 40 % GTR:ää ja 10 % maleiinianhydridillä oksastettua styreeni-eteenibuteeni-styreeniä (SEBS-g-MA:ta). Materiaaleista valmistettiin 3D-tulostamiseen soveltuvaa filamenttia kaksiruuviekstruuderilla sekä testimateriaalia kaksiruuvisella minisekoittimella (DSM:llä). Näitä materiaaleja testattiin kapillaarireometrilla, termogravimetrisella analyysillä (TGA:lla), differentiaalisella pyyhkäisy kalorimetrialla (DSC:llä) sekä vetokokeella. Filamentin valmistamisessa havaittiin, että sekoituslämpötila ei saa nousta liian korkeaksi ja että optimaalinen sekoituslämpötila on 180 °C. Lisäksi kaksiruuviekstruuderiin kannattaa lisätä kaasunpoistovyöhyke ja gravimetrinen syöttö, jotta turpoamista voidaan minimoida ja parantaa GTR:n sekoittuvuutta. Kumipartikkelit ja lisäaineet vaikeuttavat seoksen prosessoitavuutta. DSC:llä tehtyjen mittausten mukaan GTR:n lisääminen ei vaikuta merkittävästi PP:n termisiin ominaisuuksiin. 40 % GTR:ää sisältävä filamentti luokitellaan kestomuoviksi, koska murtovenymä on pienempi kuin 100 %. Testeissä havaittiin myös 40 % GTR:ää sisältävää filamenttia on mahdollista käyttää FDM:ssä. Työn perusteella havaittiin, että filamentin laatua pitäisi parantaa, mikäli kierrätyskumin hyödyntämistä 3D-tulostamisessa halutaan kehittää.
展开▼
