Dla wielu domorosłych drukarzy 3D kapton nierozłącznie wiąże się z tą technologią. Praktycznie każdy z nich, jeśli zaczynał swoją przygodę z drukiem 3D co najmniej dwa, trzy lata temu – czyli wtedy, kiedy na rynku nie było dostępnej całej masy środków adhezyjnych, zetknął się z tym materiałem. Jego najpopularniejsze zastosowania były co najmniej dwa: ułatwienie przyklejenia wydruków do platformy roboczej oraz izolacja termiczna bloku grzejnego głowicy. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Wirginii pochylili się jednak nad niecodziennym wykorzystaniem kaptonu… jako tworzywa do druku 3D.
Jednymi z najbardziej pożądanych dla druku 3D tworzyw są te, które mogą poszczycić się najwyższą wytrzymałością mechaniczną oraz termiczną. Dlatego właśnie tak duże znaczenie dla branży miało opracowanie drukowalnej wersji tworzywa PEEK oraz ULTEM. Oba te materiały są w stanie wytrzymać temperatury rzędu 400 °C.
Od dłuższego czasu w sferze marzeń naukowców znajdował się kapton, jako tworzywo do druku 3D. Materiał ten wytrzymuje temperatury sięgające aż 600 °C, a jego kolejną, niewątpliwą zaletą jest wartość modułu Younga przekraczająca 2 MPa. Niestety jego opór cieplny, wynikający z wewnętrznej struktury molekularnej, uniemożliwia stosowania tradycyjnych metod przetwórczych.
Przeprowadzane dotychczas testy spiekania laserowego nie przyniosły zadowalającego efektu, a uzyskane modele nie wykazywały wystarczającej rozdzielczości i tolerancji wymiarowej. Dobre rezultaty osiągnęli jednak naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Wirginii, stosując do tego celu metodę stereolitograficzną. Udało się w ten sposób otrzymać wysokorozdzielcze modele bez utraty ich właściwości materiałowych.
Głównym problemem kaptonu jest trudność w jego formowaniu, dlatego występuje on głównie w postaci folii. Opracowana przez naukowców metoda pozwala jednak na tworzenie złożonych i szczegółowych modeli. Wykorzystują w tym celu mieszaninę, której substancją bazową jest posiadający grupy akrylanowe, rozpuszczalny polimer. Grupy akrylanowe można w prosty sposób usieciowić, poprzez dodanie do nich odpowiednich fotoinicjatorów. Do polimeryzacji wykorzystuje się stereolitograficzną drukarkę 3D. Po rozpuszczeniu materiału bazowego otrzymujemy model kaptonowy o określonym przez nas kształcie.
Otrzymane w ten sposób struktury kaptonowe z powodzeniem mogą znaleźć swoje zastosowanie w przemyśle lotniczym oraz kosmicznym, a opracowana metoda może zostać wykorzystana do tworzenia złożonych struktur również z innych polimerów aromatycznych.
Źródło: www.3dprintingbusiness.directory, www.chemistryviews.org
