3D printing of virgin PET: effect of processing parameters

Abstract

[EN] The use of filaments made of recycled materials such as PET on fused deposition modelling (FDM) is aspired to be one of the innovative techniques for sustainable and environmentally friendly production. However, to carry out such a development, it is crucial to understand the behaviour of virgin PET and optimise the printing parameters to obtain the best results. Research of the effect that FDM technology can have on the mechanical properties of 3D-printed products made of polyethylene terephthalate (PET) filaments has been carried out. The bed temperature of the printer is one of the most important parameters to be controlled since by increasing the temperature from 70 ºC to 100 ºC, the polymer crystallizes (cold crystallization) and the fragility of the specimens is increased. The same observation happens with injected specimens by increasing the mould temperature from 25 ºC to 85 ºC, where the ductility of the specimen decreases. Using differential scanning calorimetry, the crystallinity degree of each specimen was measured. Through a scanning electron microscope, the printing parameters influence on the quality of structure and filament adhesion were observed. Optimization of process parameters is required to obtain amorphous specimens that can reach the mechanical performance of injected PET specimens.

[ES] El uso de filamentos elaborados con materiales reciclados como el PET en la tecnología de impresión 3D, aspira ser una de las técnicas innovadoras para una producción sostenible y ambientalmente favorable. Sin embargo, para llevar a cabo tal desarrollo es imprescindible conocer el comportamiento del PET virgen, así como los parámetros de procesado que permitan obtener las mejores prestaciones de este material. El trabajo se centra en la investigación del efecto que la tecnología FDM tiene en las propiedades mecánicas de productos hechos con filamento de polietilén tereftalato (PET). La temperatura de la cama de la impresora es de los parámetros más importantes para controlar ya que al subir la temperatura de 70 ºC a 100 ºC, el producto cristaliza (cristalización en frío) y la fragilidad de las probetas aumenta. Lo mismo ocurre en el caso de probetas inyectadas al subir la temperatura del molde de 25 ºC a 85ºC, donde la ductilidad de las probetas decrece. Aplicando la calorimetría diferencial de barrido, se ha determinado el grado de cristalinidad, encontrándose un gradiente de cristalinidad en el espesor de la probeta. Con la microscopia electrónica de barrido se ha observado la influencia que tienen la temperatura y el patrón de impresión en la calidad de la misma. Se requiere la optimización de los parámetros de procesado en impresión 3D para obtener probetas amorfas que se acerquen a la resistencia mecánica de las probetas de PET inyectadas.