Νέα υλικά για τεχνολογία τριδιάστατης εκτύπωσης (3D Printing)

Γκάρτζου, Ελένη; Gkartzou, Eleni

dc.contributor.author	Γκάρτζου, Ελένη	el
dc.contributor.author	Gkartzou, Eleni	en
dc.date.accessioned	2017-02-24T07:26:38Z
dc.date.available	2017-02-24T07:26:38Z
dc.date.issued	2017-02-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44415
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.6179
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	en
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	3D Printing Filament	en
dc.subject	Additive Manufacturing	el
dc.subject	Fused Filament Fabrication	en
dc.subject	Τρισδιάστατη Εκτύπωση	el
dc.subject	Poly(lactic acid)	en
dc.subject	Προσθετική Κατασκευή	el
dc.title	Νέα υλικά για τεχνολογία τριδιάστατης εκτύπωσης (3D Printing)	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΥΛΙΚΩΝ	el
heal.classification	ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΥΛΙΚΩΝ	el
heal.classification	Additive Manufacturing	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/12ca5151411399c77d21d70b67b67a46b688b242
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/840868f9d668cd136ec6f074902084034906c943
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-26
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία, έγινε παρασκευή και χαρακτηρισμός υλικών με βάση το πολυ(γαλακτικό οξύ) για εφαρμογές τριδιάστατης εκτύπωσης. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν οι ιδιότητες βιοαποικοδομήσιμων πολυμερικών μιγμάτων PLA/λιγνίνης ως υλικό κατασκευής χαμηλού κόστους καθώς και νανοσύνθετων PLA μήτρας ενισχυμένης με νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων, ως υλικό κατασκευής σε εφαρμογές υψηλών απαιτήσεων. Οι φυσικές ιδιότητες των διαφορετικών συστάσεων προσδιορίστηκαν με διάφορες μεθόδους χαρακτηρισμού (Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC), Ηλεκτρονική Μικροσκοπία (SEM), οπτική μικροσκοπία πολωμένης δέσμης (POM), δοκιμή εφελκυσμού). Στη συνέχεια έγινε επιλογή της καταλληλότερης σύστασης για την μορφοποίηση νήματος τριδιάστατης εκτύπωσης σε μονοκόχλιο ε-κβολέα. Το νήμα που προέκυψε μελετήθηκε ως προς διάφορες παραμέτρους της προσθετικής κατασκευής μέσω Ελεγχόμενης Εναπόθεσης Νημάτων Υλικού (Fused Filament Fabrication, FFF). Στην μέθοδο αυτή, το υλικό τροφοδοτείται στην κεφαλή όπου θερμαίνεται, τήκεται και εξωθείται από ένα μεταλλικό ακροφύσιο πάνω στην τράπεζα εργασίας, γνωστή και ως πλατφόρμα εκτύπωσης. Η μελέτη της εκτυπωτικής συμπεριφοράς του υλικού που μορφοποιήθηκε έγινε μέσω οπτικής μικροσκοπίας, για τον έλεγχο της απόκρισης του υλικού στις διάφορες παραμέτρους της κατεργασίας που σχετίζονται άμεσα με την θερμομηχανική καταπόνηση στην οποία υπόκεινται (θερμοκρασία θαλάμου τήξης, διάμετρος ακροφυσίου, πλάτος ίνας, ταχύτητα εκτύπωσης) καθώς και της επίδρασης των συσσωματωμάτων κατά μήκος μεμονωμένων ινών. Τέλος, κατασκευάστηκαν δοκίμια εφελκυσμού για τη μέτρηση των μηχανικών ιδιοτήτων των FFF δομών και έγινε σύγκριση μεταξύ δοκιμίων που κατασκευάστηκαν με διαφορετικά ακροφύσια, διαφορετικά CAM λογισμικά και από διαφορετικά υλικά (καθαρό PLA και μίγμα PLA/Λιγνίνης). Οι μηχανισμοί θραύσης των δοκιμίων εξετάστηκαν μέσω SEM. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε για τα στάδια χαρακτηρισμού-παραγωγής νήματος-μελέτης εκτυπωτικής συμπεριφοράς-χαρακτηρισμού FFF δομών μπορεί να εμπλουτιστεί και να αποτελέσει μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για την έρευνα και ανάπτυξη νέων υλικών τριδιάστατης εκτύπωσης.	el
heal.abstract	In this work, an extrusion-based 3D printing technique was employed for processing PLA/Lignin blends. In Fused Filament Fabrication (FFF) 3D printing process, objects are built in a layer-by-layer fashion by melting, extruding and selectively depositing thermoplastic fibers on a platform. By combining the FFF process with a suitable thermoplastic material, fibers can be created and used as building blocks for more complex structures with defined microarchitecture, in an automated, cost-effective process, with minimum material waste. A sustainable and compostable material con-sisting of lignin biopolymer blended with poly(lactic acid), as a low-cost material option as well as a carbon nanotube reinforced PLA nanocomposite for high-performance applications, were examined for its physical properties and for their melt processability during the FFF process. Samples with different PLA/lignin and MWCNTs weight ratios were prepared and their mechanical (tensile testing), thermal (Differential Scanning Calorimetry analysis, DSC) and morphological (Polarized Opti-cal and Scanning Electron Microscopy, POM and SEM) properties were studied. The composition with optimum properties was selected for the production of 3D-printing filament, by melt blending in a single-screw extruder. Three dimensional printabillity assessment was based on three process parameters, which contribute to shear rate and stress imposed on the melt, were examined: extrusion temperature, printing speed and fiber’s width varied and their effect on extrudates’ morphology was evaluated, along with lignin agglomeration. Tensile specimens were fabricated both from pure PLA as well as PLA/Lignin filament in order to compare the mechanical properties derived from different nozzle diameters, different G-code generation algorithms and different materials. Fractographic analysis was conducted with SEM. The methodology developed in this work, regarding all stages, from material characterization and filament production to printability evaluation can be used as a basis for a holistic approach to research and development of novel 3D printing materials.	en
heal.advisorName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Κοντού-Δρούγκα, Ευαγγελία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	175 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true