Real:Print - case Mitsubishi Chemical Group

Deze case is vertrouwelijk waardoor niet alle info kan worden gedeeld.

English version below.

Probleemstelling

Bij productie van een klein automotive onderdeel blijft telkens heel wat materiaal van de aanspuitingen over. Dit kan niet opnieuw in dezelfde productielijn gebruikt worden vanwege normeringen. In plaats daarvan wil Mitsubishi Chemical Group er via regrind en compoundering een recycled materiaal van op de markt zetten.

Aan dit materiaal wordt nog een ander 100% gerecycleerd materiaal gevoegd, nl. carbonvezels. De carbon wordt gewonnen uit gerecycleerde carbononderdelen waarbij de matrixmaterialen helemaal verwijderd zijn en de carbonvezel vermalen. Bij compoundering worden de vezels samengevoegd met de PBT. Bij het van oorsprong witte materiaal wordt zwarte kleurstof gevoegd om een uniforme zwarte kleur te geven aan het materiaal.

Het doel van de case is om via 3D print dogbone trekstaven te maken waarmee datasheets opgesteld kunnen worden van het materiaal. Deze dogbones worden ook gespuitgiet. Hiervoor is tijdens een bachelorproef een matrijs ontwikkeld om op de beschikbare Boy XS spuitgietmachine te gebruiken. Bij trekproeven van beide producties, kan het materiaal gevalideerd worden in de versie van spuitgieten, maar ook in vergelijking met de 3D print-versie.

Conclusie

Bij de start werd toch geprobeerd om met het virgin PBT te printen, maar dat lukte niet.

De recycled versie met recycled carbonvezels was wel printbaar. Alle focus is gegaan naar de vorm van de dogbones in vergelijking met de spuitgietversies van gelijke afmetingen.

Het printen van de dogbones is voldoende geslaagd om de vergelijkende trektesten te doen, hoewel in een reeks zelfs visueel verschillen te merken zijn na uitvoer van telkens dezelfde printopdracht. Deze inconsistentie zien we vaak terugkeren bij alle cases binnen dit project.

Identieke printopdrachten, na elkaar herhaald, gaven toch andere resultaten.

Uit de trektests, die het uiteindelijk doel vormden van deze case, blijkt dat 3D geprinte versies ongeveer twee derden van de sterkte hebben van spuitgietversies. Dit resultaat is zeker niet slecht en is aanvaardbaar. De trektest proefstukken (dogbones) zijn vlak geprint, dus optimaal voor deze sterktetests. Dit betekent dat we er niet van uit kunnen gaan dat een andere geometrie even goeie resultaten zou opleveren, zowel naar fomaat als naar complexiteit.

ENGLISH

This case is confidential, which means that not all information can be shared.

Problem statement

When manufacturing small automotive components, a significant amount of material is left over from the injection moulding process. Due to standards, this material cannot be reused in the same production line. Instead, Mitsubishi Chemical Group wants to market a recycled material produced through regrinding and compounding.

Another 100% recycled material is added to this material, namely carbon fibres. The carbon is extracted from recycled carbon parts, from which the matrix materials are completely removed and the carbon fibre is ground. During compounding, the fibres are combined with the PBT. Black dye is added to the originally white material to give it a uniform black colour.

The aim of the case is to use 3D printing to make dogbone tensile bars that can be used to draw up data sheets for the material. These dogbones are also injection moulded. For this purpose, a mould was developed during a bachelor's thesis for use on the available Boy XS injection moulding machine. Tensile tests of both production methods allow the material to be validated in the injection moulding version, but also in comparison with the 3D printed version.

Conclusion

At the start, attempts were made to print with virgin PBT, but this was unsuccessful.

The recycled version with recycled carbon fibres was printable. All focus was on the shape of the dogbones in comparison with the injection moulded versions of the same dimensions.

The printing of the dogbones was successful enough to perform the comparative tensile tests, although a series of tests revealed visual differences even after executing the same print job each time. We saw this inconsistency recurring in all cases within this project.

Identical print jobs, repeated one after the other, still yielded different results.

The tensile tests, which were the ultimate goal of this case, show that 3D-printed versions have approximately two-thirds of the strength of injection-moulded versions. This result is certainly not bad and is acceptable. The tensile test specimens (dogbones) were printed flat, which is optimal for these strength tests. This means that we cannot assume that a different geometry would yield equally good results, both in terms of size and complexity.