用于口罩制造的3D打印光纤材料的物理机械性能

科学领域:

• 生物材料科学
• 添加剂制造
• 运动医学

背景情况:

• 定制口罩对于保护运动时的口腔至关重要.
• 传统的乙烯酸乙烯 (EVA) 口罩的热成型可能会导致稀释和效率降低.
• 增材制造 (AM) 提供精确的制造,但需要对口罩应用进行材料评估.

研究的目的:

• 通过材料挤出 (MEX) 来进行定制口罩的五种商用3D打印丝的性能比较.
• 评估3D打印口罩样本的机械性能,抗冲击性和材料稳定性.
• 为了确定最佳的光纤3D打印定制口罩.

主要方法:

• 五种细丝 (Copper 3D PLActive,Spectrum Medical ABS,Braskem Bio EVA,DSM Arnitel ID 2045,NinjaFlex) 与一个EVA对照组 (Erkoflex) 进行了测试.
• 材料挤出 (MEX),也称为化沉积建模 (FDM),使用桌面3D打印机.
• 测试包括终极拉伸强度 (UTS),分裂的霍普金森压力杆 (SHPB),落球冲击,磨损抵抗,吸收和可溶性.

主要成果:

• 铜3D PLActive和Spectrum医疗ABS表现出最高的拉力强度.
• 在SHPB和落球撞击测试中,DSM Arnitel ID 2045表现出优异的动态性能.
• NinjaFlex具有最低的磨损耐力和最高的吸收/溶解度;DSM Arnitel ID 2045具有与EVA相比较低的吸收/溶解度,但较低的磨损耐力.

结论:

• 由于其高冲击能量吸收和低液体吸收,DSM Arnitel ID 2045被推为3D打印口罩的最佳光纤.
• DSM Arnitel ID 2045的生物相容性支持其安全的口内使用.
• 较低的磨损阻力需要考虑更频繁地更换使用DSM Arnitel ID 2045制造的口罩.