Shrinkage and Warpage Optimization of Expanded-Perlite-Filled Polypropylene Composites in Extrusion-Based Additive Manufacturing

2017 ◽  
Vol 302 (10) ◽  
pp. 1700143 ◽  
Author(s):  
Martin Spoerk ◽  
Janak Sapkota ◽  
Georg Weingrill ◽  
Thomas Fischinger ◽  
Florian Arbeiter ◽  
...  
Polymers ◽  
2019 ◽  
Vol 11 (8) ◽  
pp. 1318 ◽  
Author(s):  
Martin Spoerk ◽  
Florian Arbeiter ◽  
Ivan Raguž ◽  
Clemens Holzer ◽  
Joamin Gonzalez-Gutierrez

Due to a lack of long-term experience with burgeoning material extrusion-based additive manufacturing technology, also known as fused filament fabrication (FFF), considerable amounts of expensive material will continue to be wasted until a defect-free 3D-printed component can be finalized. In order to lead this advanced manufacturing technique toward cleaner production and to save costs, this study addresses the ability to remanufacture a wide range of commercially available filaments. Most of them either tend to degrade by chain scission or crosslinking. Only polypropylene (PP)-based filaments appear to be particularly thermally stable and therefore suitable for multiple remanufacturing sequences. As the extrusion step exerts the largest influence on the material in terms of temperature and shear load, this study focused on the morphological, rheological, thermal, processing, tensile, and impact properties of a promising PP composite in the course of multiple consecutive extrusions as well as the impact of additional heat stabilizers. Even after 15 consecutive filament extrusions, the stabilized additively manufactured PP composite revealed an unaltered morphology and therefore the same tensile and impact strength as the initial material. As the viscosity of the material of the 15th extrusion was nearly identical to that of the 1st extrusion sequence, the processability both in terms of extrusion and FFF was outstanding, despite the tremendous amount of shear and thermal stress that was undergone. The present work provides key insights into one possible step toward more sustainable production through FFF.


2017 ◽  
Vol 40 (2) ◽  
pp. 638-651 ◽  
Author(s):  
Martin Spoerk ◽  
Chethan Savandaiah ◽  
Florian Arbeiter ◽  
Janak Sapkota ◽  
Clemens Holzer

2013 ◽  
Vol 22 (03) ◽  
pp. 180-187 ◽  
Author(s):  
J. Henke ◽  
J. T. Schantz ◽  
D. W. Hutmacher

ZusammenfassungDie Behandlung ausgedehnter Knochen-defekte nach Traumata oder durch Tumoren stellt nach wie vor eine signifikante Heraus-forderung im klinischen Alltag dar. Aufgrund der bestehenden Limitationen aktueller Therapiestandards haben Knochen-Tissue-Engineering (TE)-Verfahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Entwicklung von Additive-Manufacturing (AM)-Verfahren hat dabei eine grundlegende Innovation ausgelöst: Durch AM lassen sich dreidimensionale Gerüstträger in einem computergestützten Schichtfür-Schicht-Verfahren aus digitalen 3D-Vorlagen erstellen. Wurden mittels AM zunächst nur Modelle zur haptischen Darstellung knöcherner Pathologika und zur Planung von Operationen hergestellt, so ist es mit der Entwicklung nun möglich, detaillierte Scaffoldstrukturen zur Tissue-Engineering-Anwendung im Knochen zu fabrizieren. Die umfassende Kontrolle der internen Scaffoldstruktur und der äußeren Scaffoldmaße erlaubt eine Custom-made-Anwendung mit auf den individuellen Knochendefekt und die entsprechenden (mechanischen etc.) Anforderungen abgestimmten Konstrukten. Ein zukünftiges Feld ist das automatisierte ultrastrukturelle Design von TE-Konstrukten aus Scaffold-Biomaterialien in Kombination mit lebenden Zellen und biologisch aktiven Wachstumsfaktoren zur Nachbildung natürlicher (knöcherner) Organstrukturen.


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