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Reinforcing Resins with Fumed Silica for DLP 3D Printing of Abrasion-resistant Parts
Digital light processing (DLP) 3D printing is attracting much attention for its ability to fabricate sophisticated industrial parts due to its excellent layer resolution of less than 100 μm. Among various industrial applications,the area where 3D printing benefits the most is the production of abrasion-resistant parts due to cost reduction and environmental friendliness. The conventional process employed mainly for the production of abrasion-resistant parts is based on cutting and grinding, which leaves a significant amount of discarded residues. In addition, the rapid wear of cutting and grinding tools highly increases machining costs. 3D printing of abrasion-resistant parts can minimize discarded parts and drastically reduce the machining costs by eliminating cutting and grinding costs. In this study, we reinforced 3D printing resins with fumed silica and confirmed the enhancement in abrasion resistance. For an abrasion test of 10000 cycles, the optimal composition of fumed silica, 3 wt%, reduced the weight loss during the Taber test to 1/3, and the impact strength increased about three times compared to the case in which silica was not introduced.We finally confirmed that the sophisticated parts could be fabricated using DLP 3D printing of fumed silica containing resins by printing gears with teeth of 1-2 mm. 3D printing technology suggested for the manufacture of abrasion-resistant parts is expected to contribute to lowering the carbon footprint in the manufacturing process through the reduction of discarded wastes and machining costs
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