Två forskare vid Yale university har undersökt hur man kan få fram bättre och starkare strukturer komponenter med enklare konsumentinriktade FDM-maskiner. Joseph T. Belter och Aaron M. Dollar är verksamma på institutionen för Mechanical Engineering and Material Science, och det är här som de har utfört sina tester.
Metoderna de arbetar med bygger på att man först 3d-printar komponenter med särskilda strukturer med vanligt ABS- eller PLA-material. Därefter fyller man dessa interna strukturer med ett kraftigare plastmaterial som ger högre hållfasthet.
Enligt de båda forskarna har man lyckats öka hållfasthet och styvhet med 45 respektive 25 procent genom att fylla hålrum i 3d-printade komponenter med ett flytande plastmaterial. Det finns andra sätt att öka hållfastheten i komponenter som produceras på FDM-maskiner. Ett sätt är att konstruera så kallade honeycomb-strukturer i komponenten, eller ribbor. Men dessa metoder är begränsade av styrkan i materialet som man printar med.
Testerna visade att den bästa metoden var att skapa komplexa hålrum som var kopplade till varandra. Genom denna metod går det också att göra förstärkningar i vissa delar av komponenterna.
För att fylla hålrummen med förstärkande plastmaterial borrade man ett hål i den 3d-printade delen. Därefter använde man en spruta för att injicera den flytande uretanplasten. Efter detta placerades komponenterna i en tryckkammare på 60 psi för att minimera eventuella bubblor i plasten.
Därefter använde man ett trepunkts böjtest för att testa böj- och draghållfasthet. Den övergripande sträckgränsen på en förstärkt komponent var 24 procent högre än den komponent som endast FDM-printats med ABS-plast. Styvheten var 25 procent högre.
Det var i synnerhet uretanplasten IE-3076 som gav bäst resultat. Den gav en generell förbättring på 25 procent jämfört med ABS-plast. När denna blandades med glasfiber blev förbättringen ännu högre, upp till 30 procent.
