PL242955B1 - Method for producing composite thermoplastic material with magnetically soft properties intended for 3D printing - Google Patents
Method for producing composite thermoplastic material with magnetically soft properties intended for 3D printing Download PDFInfo
- Publication number
- PL242955B1 PL242955B1 PL434927A PL43492720A PL242955B1 PL 242955 B1 PL242955 B1 PL 242955B1 PL 434927 A PL434927 A PL 434927A PL 43492720 A PL43492720 A PL 43492720A PL 242955 B1 PL242955 B1 PL 242955B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- soft magnetic
- printing
- thermoplastic material
- powder
- composite thermoplastic
- Prior art date
Links
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 5
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 5
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011276 addition treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000007709 nanocrystallization Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Abstract
Sposób wytwarzania kompozytowego materiału termoplastycznego o właściwościach magnetycznie miękkich przeznaczonego do druku 3D FDM wytworzonego z rozpuszczonego w acetonie w temperaturze od 20°C do 58°C polimeru ABS i proszku o rozmiarze cząstek do 100 μm, o właściwościach magnetycznie miękkich, w proporcji do 90% wagowych proszku materiału magnetycznie miękkiego w kompozycie w postaci stałej polimer-proszek magnetycznie miękki, charakteryzuje się tym, że proszek magnetycznie miękki stanowi Fe79,8Co2Mo0,2Si4B14 [%at.].A method of producing a composite thermoplastic material with soft magnetic properties intended for 3D printing FDM, made of ABS polymer dissolved in acetone at a temperature of 20°C to 58°C and powder with a particle size of up to 100 μm, with soft magnetic properties, in a proportion of up to 90% weight of the soft magnetic powder in the solid polymer-soft magnetic powder composite, characterized by the fact that the soft magnetic powder is Fe79.8Co2Mo0.2Si4B14 [%at.].
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowego materiału termoplastycznego o właściwościach magnetycznie miękkich przeznaczonego do druku 3D.The subject of the invention is a method of producing a composite thermoplastic material with soft magnetic properties intended for 3D printing.
Polimery termoplastyczne wykorzystywane są na szeroką skalę w technikach druku 3D FDM (z ang. Fused Deposition Modeling) [Patent: US5121329A: „Apparatus and method for creating threedimensional objects”] jako materiał wsadowy. Ich postać to najczęściej drut o przekroju kołowym, wytworzona w procesie wytłaczania z uplastycznionego pod wpływem temperatury materiału pod dużym ciśnieniem. Do najbardziej popularnych materiałów termoplastycznym można zaliczyć polilaktyd (PLA) i terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy (ABS).Thermoplastic polymers are used on a large scale in FDM (Fused Deposition Modeling) 3D printing techniques [Patent: US5121329A: "Apparatus and method for creating threedimensional objects"] as input material. Their form is most often a wire with a circular cross-section, produced in the process of extrusion from material plasticized under the influence of temperature under high pressure. The most popular thermoplastic materials include polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS).
Materiały magnetycznie miękkie są wykorzystywane w szeroko pojętej elektronice i energoelektronice. Z materiałów tych skonstruowane są elementy bierne układów przekształcających energię elektryczną. Rozwój nauki oraz techniki doprowadził do rozpoczęcia stosowania metalicznych materiałów amorficznych oraz nanokrystalicznych wytwarzanych w postaci cienkich (15-25 μm) taśm, które cechują się lepszymi parametrami (w szczególności wysoką wartością indukcji nasycenia powyżej 1,5 T) użytkowymi niż klasyczne materiały stosowane w tej dziedzinie techniki [Radoń, A., Babilas, R., Włodarczyk, P., Zackiewicz, P., Łukowiec, D., Polak, M., ... & Hawełek, Ł. (2020). Influence of copper addition and heat treatment parameters on nanocrystallization process of Fe-Co-Mo-B-Si amorphous ribbons with high saturation magnetization about 1.6 T. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 496, 165951].Soft magnetic materials are used in widely understood electronics and power electronics. Passive elements of electrical energy conversion systems are constructed from these materials. The development of science and technology has led to the use of metallic amorphous and nanocrystalline materials produced in the form of thin (15-25 μm) tapes, which are characterized by better parameters (in particular, high value of saturation induction above 1.5 T) than the classic materials used in this field. in the field of technology [Radoń, A., Babilas, R., Włodarczyk, P., Zackiewicz, P., Łukowiec, D., Polak, M., ... & Hawełek, Ł. (2020). Influence of copper addition and heat treatment parameters on nanocrystallization process of Fe-Co-Mo-B-Si amorphous ribbons with high saturation magnetization about 1.6 T. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 496, 165951].
Postać nowoczesnych materiałów magnetycznie miękkich stwarza ograniczenia nadawania wytwarzanym elementom biernym dla elektroniki i energoelektroniki dowolnego kształtu, co utrudnia lub uniemożliwia ich zastosowanie w nowoczesnych układach przekształcających energię elektryczną.The form of modern soft magnetic materials creates limitations in giving the produced passive elements for electronics and power electronics any shape, which makes it difficult or impossible to use them in modern systems converting electricity.
Rozwiązaniem tego problemu jest nadanie właściwości magnetycznie miękkich cechujących materiały amorficzne i nanokrystaliczne materiałowi termoplastycznemu w postaci drutu, który stosowany jest w druku 3D FDM. Materiał taki mógłby posłużyć do wytworzenia elementów o dowolnym kształcie poprzez zastosowanie technik druku 3D FDM [Dudek, P. F. D. M. (2013). FDM 3D printing technology in manufacturing composite elements. Archives of metallurgy and materials, 58(4), 1415-1418].The solution to this problem is to impart soft magnetic properties that characterize amorphous and nanocrystalline materials to a thermoplastic material in the form of a wire, which is used in FDM 3D printing. Such a material could be used to produce elements of any shape by using FDM 3D printing techniques [Dudek, P. F. D. M. (2013). FDM 3D printing technology in manufacturing composite elements. Archives of metallurgy and materials, 58(4), 1415-1418].
Cel ten osiągnięto poprzez stworzenie na drodze ekstruzji kompozytowego materiału termoplastycznego na bazie terpolimeru akrylonitrylo-butadieno-styrenowego i sproszkowanego za pomocą wysokoenergetycznego mielenia lub atomizacji materiału magnetycznie miękkiego oraz opracowania sposobu jego wytwarzania w postaci umożliwiającej zastosowanie go w technice druku 3D FDM.This goal was achieved by creating a composite thermoplastic material based on acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer and powdered by means of high-energy grinding or atomization of a soft magnetic material by means of extrusion, and developing a method of its production in a form that allows it to be used in the FDM 3D printing technique.
Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowego materiału termoplastycznego o właściwościach magnetycznie miękkich przeznaczonego do druku 3D FDM wytworzonego z rozpuszczonego w acetonie w temperaturze od 20°C do 58°C, polimeru ABS i proszku o rozmiarze cząstek do 100 μm, o właściwościach magnetycznie miękkich, w proporcji do 90% wagowych proszku materiału magnetycznie miękkiego w kompozycie w postaci stałej polimer-proszek magnetycznie miękki, charakteryzujący się tym, że proszek magnetycznie miękki stanowi Fe79,8Co2Mo0,2Si4B14 [% at.].The essence of the invention is a method of producing a composite thermoplastic material with soft magnetic properties intended for 3D printing FDM, made of ABS polymer dissolved in acetone at a temperature of 20°C to 58°C and powder with a particle size of up to 100 μm, with soft magnetic properties, in proportion to 90% by weight of the soft magnetic powder in the solid polymer-soft magnetic powder composite, characterized in that the soft magnetic powder is Fe79.8Co2Mo0.2Si4B14 [at.%].
Wynalazek ilustruje poniższy przykład wykonania, niestanowiący jego ograniczenia:The invention is illustrated by the following non-limiting embodiment:
1. Polimer termoplastyczny ABS poddaje się procesowi rozpuszczania:1. ABS thermoplastic polymer is subjected to the dissolution process:
a) do acetonu w ilości 150 ml znajdującego się w zlewce o pojemności 250 ml dodano 25 gramów polimeru ABS,a) 25 grams of ABS polymer was added to 150 ml of acetone in a 250 ml beaker,
b) proces rozpuszczania prowadzono za pomocą mieszadła magnetycznego: czas mieszania wynosił 8 godzin, obroty mieszadła wynosiły 300 obr./min, temperatura mieszaniny wynosiła 30°C.b) the dissolution process was carried out using a magnetic stirrer: the stirring time was 8 hours, the rotation of the stirrer was 300 rpm, the temperature of the mixture was 30°C.
2. Wytworzono proszek magnetycznie miękki o składzie chemicznym: Fe79,8Co2Mo0,2Si4B14 [% at.]:2. Soft magnetic powder with chemical composition: Fe79.8Co2Mo0.2Si4B14 [% at.] was produced:
a) taśmę wytworzoną za pomocą metody melt-spinnig o składzie chemicznym Fe79,8Co2Mo0,2Si4B14 [% at.] poddano obróbce cieplnej w temperaturze 385°C w czasie 20 min,a) the tape produced by the melt-spinning method with the chemical composition of Fe79.8Co2Mo 0.2Si4B14 [% at.] was subjected to heat treatment at 385°C for 20 minutes,
b) taśmę zmielono za pomocą wysokoenergetycznego mielenia w młynie kulowym, c) proszek poddano procesowi przesiewania tak aby uzyskać frakcję o rozmiarze cząstek proszku od 20 μm do 50 μm.b) the strip was ground by means of high-energy grinding in a ball mill, c) the powder was subjected to a sieving process so as to obtain a fraction with a powder particle size of 20 μm to 50 μm.
3. Rozpuszczony polimer wg pkt 1 połączono z wytworzonym proszkiem wg pkt 2:3. The dissolved polymer according to point 1 was combined with the powder produced according to point 2:
a) do zlewki z rozpuszczonym polimerem dodano wytworzony proszek w ilości 25 gramów i mieszano za pomocą mieszadła mechanicznego: czas mieszania wynosił 3 godziny, obroty mieszadła wynosiły 600 obr./min, temperatura mieszaniny wynosiła 55°Ca) the produced powder in the amount of 25 grams was added to the beaker with the dissolved polymer and stirred with a mechanical stirrer: the mixing time was 3 hours, the rotation of the stirrer was 600 rpm, the temperature of the mixture was 55°C
4. Wytworzenie kompozytu w postaci drutu przeznaczonego do druku 3D:4. Production of a composite in the form of a wire intended for 3D printing:
a) mieszaninę wytworzoną wg pkt 3 podgrzano do temperatury 60°C w piecu w celu odparowania z niej acetonu: czas procesu wynosił 12 godzin,a) the mixture prepared according to point 3 was heated to 60°C in an oven in order to evaporate the acetone from it: the process time was 12 hours,
b) mieszaninę polimeru termoplastycznego ABS z proszkiem, uzyskaną wg pkt 4a, w postaci stałej rozdrobniono mechanicznie do postaci granulatu o rozmiarze od 3 mm do 5 mm,b) a mixture of ABS thermoplastic polymer with powder, obtained according to point 4a, in a solid form, mechanically comminuted to form granules with a size of 3 mm to 5 mm,
c) granulat poddano procesowi ekstruzji do postaci drutu o średnicy 1,75 mm; temperatura procesu wynosiła 270°C w komorze plastyfikacji granulatu, prędkość wytłaczania drutu wynosiła 8 mm/s.c) the granulate was extruded into a wire with a diameter of 1.75 mm; the process temperature was 270°C in the granulate plasticization chamber, the wire extrusion speed was 8 mm/s.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL434927A PL242955B1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Method for producing composite thermoplastic material with magnetically soft properties intended for 3D printing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL434927A PL242955B1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Method for producing composite thermoplastic material with magnetically soft properties intended for 3D printing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL434927A1 PL434927A1 (en) | 2022-02-07 |
| PL242955B1 true PL242955B1 (en) | 2023-05-22 |
Family
ID=80111660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL434927A PL242955B1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Method for producing composite thermoplastic material with magnetically soft properties intended for 3D printing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL242955B1 (en) |
-
2020
- 2020-08-06 PL PL434927A patent/PL242955B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL434927A1 (en) | 2022-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vidakis et al. | Multi-functional polyamide 12 (PA12)/multiwall carbon nanotube 3D printed nanocomposites with enhanced mechanical and electrical properties | |
| Gabal et al. | Structural and magnetic properties of Ni1− xZnxFe2O4 nano-crystalline ferrites prepared via novel chitosan method | |
| Essabir et al. | Morphological, thermal, mechanical, electrical and magnetic properties of ABS/PA6/SBR blends with Fe3O4 nano-particles | |
| Guan et al. | Electromagnetic and mechanical properties of carbonyl iron powders-PLA composites fabricated by fused deposition modeling | |
| Wang et al. | Preparation and radiation shielding properties of Gd2O3/PEEK composites | |
| JP2020205455A (en) | Manufacturing method of bond magnets and compounds for bond magnets | |
| Gandha et al. | 3D printing of anisotropic Sm–Fe–N nylon bonded permanent magnets | |
| Miekos et al. | Zieli nski, M | |
| Rahman et al. | Interplay between thermal and magnetic properties of polymer nanocomposites with superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles | |
| JP2020072245A (en) | Method for producing bonded magnet and compound for bonded magnet | |
| Tsurin et al. | A Mössbauer study of the structural characteristics of equiatomic FePd and FePt alloys | |
| Moeen et al. | Synthesis and rheological properties of nickel‐zinc ferrite polymer nanocomposites | |
| Merizgui | Role of zinc oxide and nickel nanoparticles on EMI shielding behavior of chopped carbon fibre/electrospun fibrous cobalt epoxy composites in X and Ku band microwave frequencies | |
| PL249243B1 (en) | Method of manufacturing a thermoplastic composite material exhibiting a magnetic shape memory effect intended for 3D printing | |
| PL241712B1 (en) | Method of producing composite material of a mixture of thermoplastic polymers with magnetic soft properties, intended for 3D printing | |
| Karamanou et al. | A novel approach for plastic-bonded magnets of the type MQU-F melt spun NdFeGaB-type alloys | |
| Hunyek et al. | Synthesis and characterization of CoFe2O4 particle by PVA sol-gel method | |
| Nik Nur Azza et al. | Analysis of Ground Dolomite: Effect of Grinding Time on the Production of Submicron Particles | |
| Mazuera et al. | Synthesis, characterization and thermal analysis of polyimide–cobalt ferrite nanocomposites | |
| Lipchansky et al. | Thermooxidative degradation of composites based on epoxy resin and metal nanopowders | |
| Gonzalez et al. | Magnetic Properties Evaluation of Polyamide 4.6 Bonded Magnetic Composite | |
| CN103554824B (en) | Environment friendly flame-proof ABS material for electric energy meter of electric power system housing | |
| Shbanah et al. | The Effect of Heat Treatment on a 3D-Printed PLA Polymer’s Mechanical Properties. Polymers 2023, 15, 1587 | |
| Gupta et al. | Microwave Heating Mechanism of AZ31/HA Metal Matrix Biocomposites | |
| Verma et al. | Tunable Magnetic Material based Composite Microwave Absorber for Stealth Applications |