Νέα υλικά για τεχνολογία τριδιάστατης εκτύπωσης (3D Printing) - Γκάρτζου, Ελένη (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2016)
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.