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Erschienen in: Progress in Additive Manufacturing 3/2019

11.04.2019 | Full Research Article

Improving fracture strength of fused filament fabrication parts via thermal annealing in a printed support shell

verfasst von: R. M. Dunn, K. R. Hart, E. D. Wetzel

Erschienen in: Progress in Additive Manufacturing | Ausgabe 3/2019

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Abstract

Polymeric structures fabricated using fused filament fabrication (FFF) have limited use in engineering applications as a result of their poor inter-laminar bonding. In this study, we utilize a dual-material print head to encase a low glass transition temperature (Tg) polymer (acrylonitrile butadiene styrene) within a high-Tg shell (polycarbonate). The resulting structure, if annealed at a temperature between the core and shell polymer Tg values, creates a tough interior with high inter-laminar strength while retaining the as-printed three-dimensional geometry of the part. Fracture toughness of annealed, shelled parts was evaluated using single edge notch bend (SENB) fracture specimens and reached values more than 1800% higher than unannealed specimens. Importantly, the annealed specimens exhibited consistent ductile failure and plastic deformation, unlike the as-printed parts which exhibited brittle inter-laminar fracture. Parts with complex geometries are presented to demonstrate geometric stability during annealing and a practical load bearing application.

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6.
Zurück zum Zitat Sweeney CB, Lackey BA, Pospisil MJ, Achee TC, Hicks VK, Moran AG, Teipel BR, Saed MA, Green MJ (2017) Welding of 3d printed carbon nanotube polymer composites by locally inducing microwave heating. Sci Adv 3:1–6CrossRef Sweeney CB, Lackey BA, Pospisil MJ, Achee TC, Hicks VK, Moran AG, Teipel BR, Saed MA, Green MJ (2017) Welding of 3d printed carbon nanotube polymer composites by locally inducing microwave heating. Sci Adv 3:1–6CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Roschli AC, Duty CE, Lindahl JM, Post BK, Chesser PC, Love LJ, Gaul KT (2018) Increasing interlaminar strength in large scale additive manufacturing. Conference: 29th International Solid Freeform Fabrication Symposium—Austin, Texas, United States of America—8/13/2018 4:00:00 AM-8/15/2018 4:00:00 AM.; Oak Ridge National Lab. (ORNL), Oak Ridge Roschli AC, Duty CE, Lindahl JM, Post BK, Chesser PC, Love LJ, Gaul KT (2018) Increasing interlaminar strength in large scale additive manufacturing. Conference: 29th International Solid Freeform Fabrication Symposium—Austin, Texas, United States of America—8/13/2018 4:00:00 AM-8/15/2018 4:00:00 AM.; Oak Ridge National Lab. (ORNL), Oak Ridge
11.
Zurück zum Zitat Rodriguez JF (1999) Modeling the mechanical behavior of fused deposition ABS polymer components. University of Notre Dame, Notre Dame Rodriguez JF (1999) Modeling the mechanical behavior of fused deposition ABS polymer components. University of Notre Dame, Notre Dame
13.
Zurück zum Zitat Lee C, Kim S, Kim H, Ahn S (2007) Measurement of anisotropic compressive strength of rapid prototyping parts. J Mater Process Technol 187:627–630CrossRef Lee C, Kim S, Kim H, Ahn S (2007) Measurement of anisotropic compressive strength of rapid prototyping parts. J Mater Process Technol 187:627–630CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Lužanin O, Movrin D, Plančak M (2014) Effect of layer thickness, deposition angle, and infill on maximum flexural force in FDM-built specimens. J Technol Plast 39(1):49–58 Lužanin O, Movrin D, Plančak M (2014) Effect of layer thickness, deposition angle, and infill on maximum flexural force in FDM-built specimens. J Technol Plast 39(1):49–58
19.
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Metadaten
Titel
Improving fracture strength of fused filament fabrication parts via thermal annealing in a printed support shell
verfasst von
R. M. Dunn
K. R. Hart
E. D. Wetzel
Publikationsdatum
11.04.2019
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Progress in Additive Manufacturing / Ausgabe 3/2019
Print ISSN: 2363-9512
Elektronische ISSN: 2363-9520
DOI
https://doi.org/10.1007/s40964-019-00081-x

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