Hidrológiai Közlöny, 2022 (102. évfolyam)

2022 / 4. szám

90

Hidrológiai Közlöny 2022. 102. évf. 4. szám

az a projekt, amely a világ első lakóépületét nyomtatta ki a COBOD nyomtatóval, az 1 m/s nyomtatási sebességet is elérve. Alkalmazhatóságának előnyei között itt is a gyorsaság, a fajlagosan kisebb költségek, a nagyobb geometriai szabadság és a kevesebb hulladék keletkezése említhető meg (Sai Saran és társai 2022). A fentiek mellett már nem meglepőek az orvosi, transzplantációs és gyógyszeripari alkalmazásról szóló híradások vagy az élelmiszeripar által nyomtatott ételek fejlesztése sem (Shahrubudin és társai 2019).

Az alkalmazási lehetőségek széles tárháza mellett a 3D nyomtatáshoz használt anyagok köre is rohamosan növekszik. A fémek és ötvözetek mellett a különböző kompozitok, kerámiák, bioanyagok, építőanyagok, okos anyagok és polimerek a leggyakrabban felhasznált nyomtatási kellékek. A legelterjedtebb anyagok a 3D nyomatásban a polimerek, ennek oka a költséghatékonyság, a széleskörű elérhetőség, a jó mechanikai tulajdonság és a nyomtatási technikákhoz való jó alkalmazkodás. A polimerek közül is leggyakrabban alkalmazottak: a nylon, akrilnitril-butadién-sztirol (ABS), polietilén-tere italát (PA6,6), ütésálló polisztirol (HIPS), polikarbonát (PC), polylactic acid (PLA), termő-műanyag poliészter (TPC) és poli(éter-éter-keton) (PEEK) (Ranjan és társai 2022).

ANYAG ÉS MÓDSZER

2. kép. A laboratóriumi szivárgási tényező mérésekhez nyomtatott mintatestek (A szerzők saját felvétele 2022)

Photo 2. Samples printed for laboratory hydraulic conductivity measurements (Own photo of authors 2022)

A 3D nyomtatással kapcsolatos kutatási tevékenységünk előterében az az ötlet állt, hogy a nyomtatás-vezérlő szoftverek segítségével adott geometriájú és térszerkezetű hálók nagy pontossággal állíthatók elő, ami a vízipari szűrők esetében kritikus kérdés. A szűrők esetében a lyukméret és azok szűrőn belüli változásának precíziós előállítása volt a célunk. Egy hazai 3D nyomtatáshoz szükséges Alámenteket előállító és fejlesztő céggel, a Filamania Kft. -vei együttműködve megkezdtük újszerű anyagok tesztelését is, amellyel funkcionális (kémiai) reakciókra is alkalmas térszerkezetet hozzunk létre, vagy a kialakított térszerkezetre utólagos bevonat felhordásával a környezetipar új alkalmazási lehetőségei nyílhatnak meg. A Környezetgazdálkodási Intézet Geotechnikai Talajvizsgáló Laboratóriumában kezdtük meg a különböző nyomtatási paraméterekkel előállított mintatestek pórusgeometriájának, sűrűségének és áteresztőképességének vizsgálatát. A

Alámentek fejlesztésével foglalkozó céggel hamar megfogalmazódott a közös fejlesztési irány, a habosodásra hajlamos szálak fejlesztése és vizsgálata, amelyekkel tervezett és mesterségesen előállított kettős porozitású rendszereket tudunk elkészíteni. A mintatestek nyomtatásához egy, a feladatra kifejezetten alkalmas robosztus CraftBot Plus típusú eszközt választottunk.

A laboratóriumi szivárgási tényező mérésekhez nyomtatott (4,6 cm átmérőjű; 1,6 cm magasságú) mintatestek (2. kép) alapanyagaként két ismert receptúrájú Alámentet választottunk, amelyek a Filaticum PLA és Filaticum Foam voltak. A Filaticum PLA termékek a nyomtatószálak többségétől abban különböznek, hogy összetett (kompozit) anyagok. Az alap polimeren és színező anyagokon kívül a 3D nyomtatási folyamatot elősegítő, illetve a kész termékek színét, mechanikai tulajdonságait módosító összetevőket, adalékanyagokat tartalmaznak. Az összetevők speciális adagolása miatt a megszokottnál sokkal könnyebben nyomtatható 3D tárgyak készíthetőek a „lágyabb” Alámentnek köszönhetően.

A Filaticum Foam anyagokból a Filaticum PLA-tól eltérőn a kinyomtatott testek habos, szivacsos szerkezetűek (3. kép). A habszerkezetnek köszönhetően a rétegek alig láthatóak és sima felületűek. A hab szerkezete, struktúrája a nyomtatási beállítások változtatásával, mint a hőmérséklet (190-250 °C), a Aláment adagolás (40-120%), a sebesség (20-100 mm/s) és a füvóka méret (0,2-1 mm) nagymértékben befolyásolható. Magasabb hőmérsékleten, nagyobb füvóka átmérő mellett, kisebb adagolással és sebeséggel alakítható ki a legkönnyebb hab. A Filaticum Foam szálból készült test sűrűsége a standard PLA-ból nyomtatotténak akár 50-60%-a is lehet, beállítástól függően akár 0,6-1,2 g/cm3 között változtatható. Mindkét anyagtípusra egyaránt igaz, hogy természetes alapanyagokból készülnek és ipari komposztálási körülmények között lebomlanak (https://filaticum.com/termek).

3. kép. Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) felvétel a habosodó szerkezetről (A szerzők saját felvétele 2022)

Photo 3. Scanning Electron Microscope (SEM) photo of the foaming structure (Own photo of authors 2022)

A kutatás kiindulópontjaként a fent említett, ismert receptúrájú Alámentek különböző nyomtatási beállításaiból (nyomtatási sebesség és hőmérséklet, kitöltés ti-