3D-tulostettujen kappaleiden olosuhteiden kesto

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia polylaktidista ja iskunkestävästä polystyreenistä 3D-tulostettujen kappaleiden olosuhteiden kestoa. Opinnäytetyö tehtiin siksi, että 3D-tulostettujen kappaleiden olosuhteiden kestoa ei ole tutkittu aikaisemmin. Opinnäytetyö tehtiin Lahden ammattikorkeakoulun tekniikan laitokselle.

Työn teoriaosuudessa käsitellään 3D-tulostuksen periaatteita ja eri tulostustekniikoita. Osuudessa kerrotaan myös työn suorittamiseksi valikoitujen polylaktidin ja iskunkestävän polystyreenin ominaisuuksista. Lisäksi käsitellään ekstruusion periaatteet ja tuotteet. Olosuhdetesteistä kerrotaan niiden ominaisuuksista ja vaikutuksista työssä käytettäviin muoveihin.

Kokeellisessa osuudessa käydään läpi tulostuslangan valmistaminen ekstruusiolla ja tulostimen ajoarvojen määrittäminen materiaalille sopivaksi. Pääpaino on tulostettujen koesauvojen altistamisessa erilaisille olosuhteille. Tavoitteena oli selvittää, kuinka UV-valo, emäksinen pesuaine ja liuotin vaikuttavat kappaleisiin. Olosuhdetestien jälkeen kappaleille suoritettiin mekaanisista testeistä kovuuden mittaus ja vetokoe sekä tutkittiin mikroskoopilla kappaleiden pintoja.

Tulokset -osiossa selvitetään kovuus- ja vetokokeiden avulla ominaisuuksien muuttumista sekä syitä niiden synnylle. Tulokset osoittavat olosuhdetestien aiheuttaneen mekaanisten ominaisuuksien heikkenemistä molemmissa tutkittavissa materiaaleissa ja kellastumista iskunkestävän polystyreenin kohdalla.

The objective of this thesis was to examine how 3D printed plastic parts can withstand chemical weathering and UV radiation. The thesis was done because the effect of UV radiation and chemicals on 3D printed plastic parts has not been studied previously. The thesis was commissioned by the Faculty of Technology of Lahti University of Applied Sciences.

The theory part of the thesis deals with the principles of 3D printing and different printing methods. It also presents the basics of polylactic acid and high impact polystyrene, which are used in the thesis. Extrusion of plastics is explained shortly. In addition, the properties of UV radiation and chemical weathering tests are described.

The experimental part of the thesis started by making 3D printer filament with extrusion and setting up a 3D printer with correct parameters for the plastics. The main focus of this part was to expose the plastic parts to different chemicals and UV radiation. The objective was to determine how UV radiation and chemicals affect the plastics parts. After the exposures, hardness and tensile tests were made and the surfaces of the parts were examined with a microscope.

The tensile and hardness tests revealed changes in properties and reasons for the changes were investigated. Exposures had a negative effect on the mechanical properties of both materials and UV radiation caused yellowing of high impact polystyrene.