Multi-Scale Chemical Design and Computational Fluid Dynamics Design for Sustainable Additive Manufacturing and Extrusion Involving Step-Growth Polymers

Promovendus/a: Chiara Fiorillo

Promotor(en): prof. Ludwig Cardon, prof. Dagmar D'hooge

Recyclage van plastiek is een uiterst relevant onderwerp in de huidige context, vooral binnen het domein van Additive Manufacturing (AM), waar duurzaamheid, hergebruik van materialen en het waarborgen van hoge productkwaliteit van groot belang zijn. Het optimaliseren van verwerkingsparameters is een cruciale stap, voor zowel nieuwe als gerecycleerde materialen die in deze technologieën worden toegepast. Bio-gebaseerde polymeren bieden een groener alternatief, maar zowel conventionele als bio-gebaseerde kunststoffen kampen met uitdagingen zoals beperkte recycleerbaarheid en degradatie. Deze thesis richt zich op het verbeteren van de materiaalkringloop in de verwerking van polymeren, met specifieke focus op AM. Er wordt een multischalige benadering gehanteerd om te onderzoeken hoe verwerkingsgeschiedenis en degradatie de moleculaire structuur beïnvloeden en daardoor de mechanische eigenschappen van gerecycleerde kunststoffen. Twee stapgroeipolymeren, PETG en polyamiden (PA11, PA12), worden onderzocht vanwege hun relevantie in AM. De studie toont respectievelijk hun hydrolytische en oxidatieve kwetsbaarheden aan, en hoe dit de verwerking van het materiaal beïnvloedt. In het tweede deel worden reologische eigenschappen gekoppeld aan extrusiesimulaties met behulp van het PTT-constitutieve model, met als doel diezwelling te voorspellen en het proces te optimaliseren. Het onderzoek beoogt de voorspelbaarheid en prestaties van gerecycleerde polymeren te verbeteren en zo bij te dragen aan duurzamere AM-praktijken.