Czasopismo | CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA | Rocznik 2024 - zeszyt 9

Właściwości cieplne innowacyjnych komórkowych kompozytów polimerowych z naturalnymi napełniaczami wytworzonych metodą przyrostową (druk 3D) – badania eksperymentalne

Thermal Properties of Innovative Cellular Polymer Composites with Natural Fibers Produced by Additive Manufacturing (3D Printing) – Experimental Study

10.15199/9.2024.9.3

nr katalogowy: 150493
10.15199/9.2024.9.3

Streszczenie

Tematem artykułu jest analiza możliwości wykorzystania degra dowalnych materiałów odpadowych do produkcji materiałów izolacyjnych za pomocą druku 3D. Bezpośrednim zaś celem jest doświadczalne określenie wpływu zastosowania druku 3D z wykorzystaniem diagramu Voronoja na właściwości cieplne innowacyjnych kompozytów komórkowych o złożonej struktu rze wewnętrznej z naturalnymi wypełniaczami. Do badań wyko rzystano próbki o różnej liczbie warstw (jedno-, dwu-, trójwar stwowe o grubości kompozytów 40 mm i 100 mm) oraz składzie ‒ żywice kolorowe ‒ przezroczyste, czarne, szare, metalizowa ne, a także szare na bazie oleju sojowego i szare z włóknami naturalnymi. Naturalnym wypełniaczem była gliceryna z popi łem z biomasy ‒ w stosunku masowym 5%. Uzyskane mate riały poddano badaniom i wyznaczono wartości współczynnika oporu cieplnego oraz przenikania ciepła. Autorzy wskazali, że najlepsze właściwości cieplne w grupie testowanych materia łów, ma próbka o grubości 100 mm wykonana z żywicy na ba zie oleju sojowego; współczynnik przenikania ciepła tej próbki wyniósł 0,223 W/(m2·K). Wykazano także, że składniki biode gradowalne mają duży potencjał jako materiały do wytwarzania termoizolacji w technologii druku 3D.

Abstract

This paper deals with the use of degradable waste materials to produce insulating materials using 3D printing. The purpose of the study was to experimentally determine the effect of using 3D printing with a Voronoi diagram to fabricate the complex in ternal structure of innovative cellular composites with natural fill ers on their thermal properties. Samples with different number of layers (single, double, triple layers for 40 mm thick composites), composite thickness (40 and 100 mm) and composition – colored resins – transparent, black, gray, metallized as well as soybean oil based gray and gray with natural fibers – were used for the study. The role of natural fillers was played by glycerin and biomass ash – in a weight ratio of 5%. The finished materials were tested and the values of thermal resistance and heat transfer coefficient were determined. The authors pointed out that the best thermal proper ties among the tested materials stood out for the sample made of soybean oil-based resin with a thickness of 100 mm, for which the value of the heat transfer coefficient was 0.223 W/(m2·K). Biode gradable components have also been shown to have great poten tial as materials for producing thermal insulation using 3D print ing technology. As a thermal insulation material for 3D printing technology, biodegradable components have great potential.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Anwajler B, Zdybel E, Tomaszewska-Ciosk E. Innovative Polymer Composites with Natural Fillers Produced by Additive Manufacturing (3D Printing) —A Literature Review. Polymers. 2023; 15(17):3534.
[2] Anwajler, B. (2023). Zastosowanie odpadów stałych jako materiałów termoizolacyjnych. Izolacje, 28.
[3] Barkhad, M. S., Abu-Jdayil, B., Iqbal, M. Z., & Mourad, A. H. I. (2020). Thermal insulation using biodegradable poly (lactic acid)/date pit composites. Construction and Building Materials, 261, 120533.
[4] Bi, X., & Huang, R. (2022). 3D printing of natural fiber and compos ites: A stateof-the-art review. Materials & Design, 222, 111065.
[5] Ghosh, A., Ghosh, A., & Neogi, S. (2018). Reuse of fly ash and bottom ash in mortars with improved thermal conductivity performance for buildings. Heliyon, 4(11).
[6] Grabowska, B. (2007). Charakterystyka izolacji stosowanych w tech nice chłodniczej i klimatyzacyjnej. Chłodnictwo i Klimatyzacja, (5), 88-96.
[7] Heim, D., Mrowiec, A., & Prałat, K. (2016). Analysis and interpreta tion of results of thermal conductivity obtained by the hot wire method. Experimental Techniques, 40, 513-519.
[8] ISO 9869-1:2014 – Thermal insulation — Building elements — In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance Part 1: Heat flow meter method.
[9] Manohar, K., Ramlakhan, D., Kochhar, G., & Haldar, S. (2006). Bio degradable fibrous thermal insulation. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 28, 45-47.
[10] Ranjan, R., Kumar, D., Kundu, M., & Moi, S. C. (2022). A critical review on Classification of materials used in 3D printing process. Ma terials today: proceedings, 61, 43-49.
[11] Shahrubudin, N., Lee, T. C., & Ramlan, R. J. P. M. (2019). An over view on 3D printing technology: Technological, materials, and appli cations. Procedia Manufacturing, 35, 1286-1296.
[12] Strona internetowa: https://3duv.pl/pl/p/Elegoo-Mars-4-DLP/2535 – dostęp na 16.06.2024.
[13] Strona internetowa: https://www.bristol.ac.uk/maths/fry-building/ public-artstrategy/what-is-a-voronoi-diagram/ – dostęp na 16.06.2024.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-9 , nr katalogowy 150493 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA- e-zeszyt (pdf) 2024-9 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	38.00 zł

Prenumerata

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Promocja
Nowość

360.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna	432.00 zł brutto 400.00 zł netto 32.00 zł VAT (stawka VAT 8%)
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

474.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	552.00 zł brutto 511.11 zł netto 40.89 zł VAT (stawka VAT 8%)

552.00 zł

Zeszyt

2024-9

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma