Study of the influence of temperature on a 3D-printer on the properties of a wood-polymer thread

Abstract

В настоящее время экструзия является наиболее распространенным технологическим процессом изготовления изделий из древесно-полимерных композиционных материалов с термопластичной полимерной матрицей. Эта технология может быть реализована методом послойного наплавления (FDM) для изготовления накладных декоративных элементов мебели, а также сувениров, игрушек и иной продукции. В качестве расходного материала применяется нить из разных типов пластика. Исследованию подлежали образцы, напечатанные на FDM-принтере из древесно-полимерной нити на основе полилактида и древесной муки марки 120 по ГОСТ 16361-87 из хвойных пород древесины в соотношении 70/30. Все образцы были изготовлены на FDM-принтере (Creality 3D CR-10 5S) с размером сопла 0,2 мм. При использовании такого композитного материала цветовая гамма, структура поверхности изделий будет ближе к древесине. В процессе исследований были изучены физические свойства образцов, напечатанных при разных температурных режимах (190, 200, 210, 220 С). Результаты исследований показали, что температура печати на 3D- принтере оказывает влияние на ряд физических свойств формируемого материала, в первую очередь, на его плотность и цвет. Изменение плотности и цвета может быть вызвано деструкцией древесного вещества при высокой температуре, увеличением плотности упаковки макромолекул и влиянием других факторов. Не было обнаружено существенных различий в шероховатости поверхности и в содержании влаги у исследуемых образцов из древесно-клеевой композиции на основе полилактида и древесной муки. Currently, extrusion is the most common technological process of manufacturing products from wood-polymer composite materials with a thermoplastic polymer matrix. This technology can be implemented by the method of layer-by-layer fusion (FDM) for the manufacture of overhead decorative elements of furniture, as well as souvenirs, toys and other products. A filaments of various types of plastic is used as a consumable material. Samples printed on an FDM printer made from wood-polymer filament based on polylactide and wood flour of grade 120 according to GOST 16361-87 from softwood in a 70/30 ratio were to be investigated. All samples were manufactured on an FDM printer (Creality 3D CR-10 5S) with a nozzle size of 0.2 mm. When using such a composite material colors, the structure of the surface of products will be closer to the wood. In the course of research, the physical properties of samples printed at different temperature conditions (190, 200, 210, 220 С) were studied. The research results showed that the temperature of printing on a 3D printer affects a number of physical properties of the formed material, first of all, its density and color. The change in density and color can be caused by the destruction of the wood substance at high temperature, an increase in the packing density of macromolecules, and the influence of other factors. No significant differences were found in the surface roughness and moisture content of the samples from the wood-adhesive composition based on polylactide and wood flour.