Vpliv celuloznih vlaken na mehanske lastnosti 3D-tiskanega termoplastičnega poliuretanaPavlinič, Neža (Avtor) Sever Škapin, Andrijana (Mentor) Vaupot, Jaka (Komentor) Trebše, Polonca (Recenzent) diplomska delaortotika in protetikaaditivna tehnologijatermoplastičen poliuretanbiokompoziticelulozna vlaknaUvod: Aditivna tehnologija omogoča hitro in cenovno ugodno izdelavo prototipov in končnih izdelkov. Ključne prednosti te tehnologije so krajši razvojni čas, enostavno preverjanje idej, zmanjšanje odpadnega materiala ter možnost izdelave kompleksnih struktur. Uporablja se v številnih panogah, med drugim tudi v zdravstvu in rehabilitaciji. Kljub številnim prednostim ima tehnologija nekatere omejitve, kot so omejene dimenzije končnih izdelkov, nižja produktivnost pri serijski proizvodnji ter negotovost mehanskih lastnosti. Izbira primernih materialov še vedno predstavlja izziv. Najpogosteje uporabljeni materiali so polimlečna kislina (PLA), akrilonitril-butadien-stiren (ABS) in termoplastični poliuretan (TPU). Vse pogosteje se tem materialom dodajajo ojačitve za izboljšanje njihovih mehanskih lastnosti. V raziskavi smo preučevali biokompozit, katerega osnova je TPU in je ojačan s celuloznimi vlakni. Namen: Namen diplomskega dela je analizirati mehanske lastnosti 3D-tiskanega TPU biokompozita z različnimi masnimi deleži celuloznih vlaken (10 mas. %, 15 mas. % in 20 mas. %). Rezultate smo primerjali s TPU kompozitom, ojačanim z ogljikovimi vlakni, ter ocenili njihov potencial za uporabo v ortotiki in protetiki. Metode dela: Pripravili smo filamente iz čistega TPU in mešanic TPU s celuloznimi vlakni ter nato s 3D-tiskalnikom natisnili preizkušance. Opravili smo meritve trdote po Shoru A in D ter izvedli natezni test za določitev modula elastičnosti, natezne trdnosti in raztezka pri pretrgu. Rezultati: Z dodajanjem celuloznih vlaken se trdota povečuje. Največja izmerjena trdota je bila pri vzorcu TPU + 20 mas. % celuloznih vlaken (Shore A = 87). Modul elastičnosti se je pri tem vzorcu v primerjavi s čistim TPU povečal s 30 MPa na 108 MPa, medtem ko sta se natezna trdnost (z 21 MPa na 11 MPa) in raztezek pri pretrgu zmanjšala (s 475 % na 70 %). Razprava in zaključek: Glede na dobljene rezultate smo ugotovili, da vsebnost celuloznih vlaken vpliva na mehanske lastnosti TPU. Celulozna vlakna učinkovito povečujejo trdoto in togost materiala, hkrati pa zmanjšujejo njegovo elastičnost in duktilnost, kar vodi k večji krhkosti biokompozita. TPU z dodatkom celuloznih vlaken ima potencial za izdelavo personaliziranih ortotičnih in protetičnih pripomočkov, pri čemer so ključne nizka masa, biokompatibilnost in prilagodljivost. Za nadaljnje izboljšanje in prilagoditve je priporočljivo raziskati vpliv mehanske obremenitve pri realnih pogojih uporabe.[N. Pavlinič]20252025-10-03 07:45:34Diplomsko delo/naloga174497UDK: 617.3VisID: 153105COBISS_ID: 251608835sl