Suomessa on kehitetty uudenlainen nanomuovimateriaali, joka mahdollistaa nopeamman 3D-tulostuksen ja parantaa samalla tulosteiden mekaanista kestävyyttä. Takana ovat helsinkiläinen Carbodeon ja VTT.

Carbodeonin  uDiamond-tulostusnauha parantaa 3D-tekniikan käytettävyyttä. Uuden tulostusnauhan eli -filamentin hyvä suorituskyky perustuu sen sisältämiin nanotimanttipartikkeleihin ja niiden kykyyn muokata materiaalin rakennetta ja ominaisuuksia.

Pallomaiset nanotimantit toimivat materiaalissa voiteluaineen tavoin eivätkä lisää tulostimen suuttimen kulumista. Ne parantavat muun muassa muovimateriaalin lämmönjohtavuutta, mikä auttaa kasvattamaan 3D-tulostusnopeutta.

Carbodeonin testeissä tulostusnopeutta pystyttiin kasvattamaan jopa 500 mm/s asti. Myös materiaalin mekaaniset ominaisuudet paranevat. Nanotimanteilla vahvistettua PLA-muovia on helppo tulostaa myös kuluttajille tarjolla olevilla tulostimilla.

“Kyseessä on ensimmäinen tuote tuoteperheestä, joka tulee myyntiin sekä valmiina 3D-filamenttina että granulaattimuodossa. VTT on ollut kehitystyössä pitkäaikainen ja luotettava yhteistyökumppani, joka on nopeasti reagoinut tarpeisiimme”, kertoo Carbodeonin toimitusjohtaja Vesa Myllymäki.

VTT kehitti yhdessä Carbodeonin kanssa menetelmiä nanotimanttien viemiseksi tasaisesti PLA-muoviin siten, että lopputuotteena on teollisessa skaalassa valmistettava, 3D-tulostukseen optimoitu PLA-komposiitti. Lisäksi VTT testasi muovimateriaalien ja 3D-tulosteiden ominaisuuksia.

”Tuotimme kemian pilot-laitteillamme VTT:llä sulaprosessointia varten tarvittavaa nanodispersoitua materiaalia ja olimme näin tukemassa uuden tuotteen syntymistä”, kertoo VTT:n kemian pilotoinnissa työskentelevä tiiminvetäjä Jarmo Ropponen.

“Muovimateriaalin sulaprosessointi helpottui ja mekaaniset ominaisuudet paranivat nanotimanttilisäyksellä. Ensimmäisten testien perusteella 3D-tulostettujen koekappaleiden moduuli parani parhaimmassa tapauksessa jopa yli 200 % jo markkinoilla olevaan PLA-pohjaiseen filamenttiin verrattuna. Muovipilottimme tuotti ensimmäisen 600 kilon materiaalierän, jonka Carbodeon jalostutti kaupalliseksi tuotteeksi”, kertoo VTT:n tutkija Satu Pasanen, joka on vastannut kehitystyön muovipilotoinnista.

TAUSTAA: Mikä on nanotimantti?

• Materiaalin räjähdyksessä syntyvä timantti on lämmönjohtavuudeltaan suorituskykyisin ja yksi kovimmista tunnetuista materiaaleista
• Carbodeonin uDiamond®-tuote sisältää halkaisijaltaan 4-6 nanomillimetrin kokoisia timanttipartikkeleita.
• Carbodeonin nanotimantit ovat myrkyttömiä materiaaleja, jotka soveltuvat REACH- ja EPA-arviointien mukaan erityyppisiin sovelluksiin.
• Vaikka niitä käytetään materiaaleissa hyvin pieninä pitoisuuksina, voidaan niiden avulla lisätä merkittävästi materiaalien suorituskykyä vähäisin kustannuksin.
• Materiaalin kehittäneellä Carbodeonilla on laaja patenttisuoja sekä valmistamiinsa nanotimanttimateriaaleihin että niillä parannettuihin jatkotuotteisiin. Yritys on perustettu vuonna 2006 Helsingissä.

Kuva: Kuvassa vasemmalta VTT:n polymeeripilot-yksikön työntekijöitä: Sini-Tuuli Rauta, Jari Kankaanpää, Satu Pasanen ja Timo Flyktman. Kuvalähde: VTT

Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran kuukaudessa. (LINKKI)

LUE – UUTTA  – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi!