Bioactive, low-cost, and reinforced filaments for additive manufacturing (AM) have proven valuable in medical applications. Herein, for the first time, nanocomposites were compiled through a reduction process, using pharmaceutical-grade polypropylene (PP) as the matrix material, polyvinyl alcohol (PVA) as the reduction agent, and silver nitrate (AgNO3) as the additive. Filaments were fabricated through the situ reactive melt mixing method for AM through a thermomechanical method. The evaluation of PVA as a reduction agent for PP polymers and present nanocomposites for AM with improved mechanical properties and biocidal characteristics were the aims of the study. The reduction process during material extrusion is expected to release silver ions (Ag+) in the form of nanoparticles that have antibacterial properties. Systematic tests were performed on both the filaments and specimens to examine their thermal, rheological, mechanical, morphological, and antibacterial properties. The porosities of the 3D printed samples were examined using micro-computed tomography. The results reported an increased tensile strength and modulus of elasticity for the PP/ 5.0 wt. % AgNO3 / 2.5 wt.% PVA (8.9% and 9.9% increase compared to the pure PP polymer respectively). High values were presented regarding voids, and actual to nominal tests, in the PP/ 10.0 wt. % AgNO3 / 5.0 wt. % PVA. Investigation of the antibacterial properties revealed a better biocidal effect of the created composites in the case of S. aureus compared to E. Coli.

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) composites were prepared in filament form compatible with the material extrusion (MEX) 3D printing method, using biochar as a filler at various loadings of up to 10.0 wt. %. Samples were fabricated to experimentally investigate their mechanical performance. The ABS/biochar composites were characterized using thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, Raman spectroscopy, and rheological tests. The electrical properties of the composites were investigated using broadband dielectric spectroscopy. Scanning electron microscopy was utilized to analyze the morphological features of the fabricated specimens by examining their side and fracture surfaces. The results indicate that the composite with 4.0 wt. % biochar content compared to pure ABS showed the highest mechanical response between the prepared composites (24.9 % and 21 % higher than the pure ABS tensile and flexural strength respectively). The composites retained their insulating behavior. These findings contribute to expanding the utilization of the material extrusion (MEX) 3D printing method while also unlocking prospects for potential applications in microelectronics, apart from mechanical reinforcement.

This study aimed to investigate the potential of antimony-doped tin oxide (ATO) as a reinforcing agent for polyamide 12 (PA12) in 3D printing by examining four mixtures with varying ATO concentrations (2.0 to 8.0 wt.%, with a 2.0 wt.% interval). These mixtures were used to fabricate filaments for the manufacturing of specimens through the material extrusion method. The mechanical properties of the resulting PA12/ATO composites and PA12 pure samples were evaluated through tensile, Charpy impact, flexural, and microhardness tests. Additionally, rheology, structure, morphology, thermal properties, pore size, and consistency in the dimensions of the samples were evaluated. Thermogravimetric analysis, along with differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy, energy-dispersive and Raman spectroscopy, and micro-computed tomography, were conducted. The results were correlated and interpreted. The greatest reinforcement was achieved with the PA12/ATO 4.0 wt.% mixture, which exhibited a 19.3% increase in tensile strength and an 18.6% increase in flexural strength compared with pure PA12 (the control samples). The Charpy impact strength and microhardness were also improved by more than 10%. These findings indicate the merit of composites with ATO in additive manufacturing, particularly in the production of components with improved mechanical performance.

The generation of large quantities of waste materials has become a pressing environmental issue that necessitates immediate action. One such industrial byproduct that has garnered attention in recent years is ferronickel slag (FNS), which is a product of the smelting and refining of iron and nickel ores in electric furnaces. This study sought to investigate, for the first time, the use of FNS as a reinforcement agent for polymeric materials in material extrusion (MEX) 3D printing. Its potential as an additive in composites prepared using thermomechanical extrusion was evaluated in this study. Polylactic acid (PLA), the most popular polymer in MEX 3D printing, was used as the matrix material. Six different composites with FNS concentrations of 2.0–14.0 wt % were evaluated. The raw material mixtures were used to manufacture filaments, which were subsequently used to produce 3D-printed parts. The 3D-printed parts' mechanical performance was assessed through a series of tests, and their thermal properties were assessed using differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. The structural and morphological characteristics of the composites were examined using scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy, whereas micro-computed tomography was used to study the porosity and dimensional variance of the parts. The findings of this study revealed that the PLA/5.0 wt % FNS composite exhibited the most significant improvement in mechanical properties, with a roughly 18% increase in both tensile and flexural strength compared to unfilled PLA thermoplastic. Thus, these composites offer a sustainable solution for manufacturing 3D-printed parts with improved mechanical performances.