3D FDM Printable Polymer Composites and Polymer Nanocomposites: State of the Art

Abstract

У статті розглядається сучасний стан механічних, теплових та електричних властивостей полімерних волокон, армованих наночастинками, та їх класифікація для FDM 3D друку. Існує безліч властивостей, які необхідно покращити, але міцність та подовження вважаються найефективнішими для збільшення корисності адитивного виробництва. Для поліпшення механічних, електричних та теплових властивостей компонентів, виготовлених методом FDM 3D друку, як добавки використовують композити та нанокомпозити з термопластичним полімером, такі як вуглецеві нанотрубки, графітові нанопластинки, скловолокно, вуглецеве волокно, багатостінні вуглецеві нанотрубки, монтморілонітова глина та графен. Загальновідомими термопластичними полімерами, які можна використовувати з нанокомпозитами, є ABS та PLA завдяки їх низькій температурі плавлення. У цьому дослідженні робиться спроба зробити внесок у різні властивості смарт-волокон з нанокомпозитами, які використовуються в технологіях 3D друку. Розвиток придатних для друку полімерних нанокомпозитів збільшує оболонку волокон для 3D друку, завдяки чому виготовлення деталей стає складним та багатофункціональним.

This paper deals with the state of the art of the mechanical, thermal and electrical properties of polymer filament reinforced with nanoparticles and their classification for FDM 3D printing. There can be numerous properties that are needed to be improved, but strength and elongation are considered the most effective ones to enlarge the utility of additive manufacturing. To improve mechanical, electrical, thermal properties of the components fabricated by FDM 3D printing, composites and nanocomposites like carbon nanotubes, graphite nanoplatelets, glass fiber, carbon fiber, multi-walled carbon nanotubes, montmorillonite clay, graphene are used as an additive with a thermoplastic polymer. The popularly known thermoplastics polymers that can be used with nanocomposites are ABS and PLA because of their low melting point. This study attempts to contribute various properties of smart filament with nanocomposites that are used in 3D printing techniques. The advancement of printable polymer nanocomposites is enlarging the 3D printing filaments envelope, by which fabrication of parts is possible with complexity and multifunctionality.