Aukaframleiðsla (AM), almennt kölluð þrívíddarprentun, nýtur vinsælda sem raunhæf frumgerðatækni og mjög sérsniðnir íhlutir flókinna mannvirkja.
Áhrif hitameðhöndlunar 3D málmhluta
Þrívíddarprentaðir hlutar úr málmi þurfa oft hitameðferðarskref eftir framleiðslu. Það dregur úr innri álagi sem myndast við framleiðslu og getur breytt örbyggingu hlutans. Þessi örbyggingarbreyting breytir ákveðnum eiginleikum eins og hörku, hörku o.s.frv. Þar á meðal er ein aðferð til að þétta 3D-prentaða málmhluti vandlega til að draga úr gropleika er heit ísóstatísk pressun (HIP).
HIP ferlið krefst þess að 3D fullunnin vara sé sett í þrýstihylki og síðan fyllt með óvirku gasi, venjulega argon. Þrýstingurinn er stöðugt aukinn og getur farið yfir flæðistyrk íhlutarins á meðan háum hita er haldið. Með hraðri slökkvun notar flóknara HIP ferlið stillanlegan kæli- og hitunarhraða og þrýstingsstig til að stilla nákvæmlega gæði og togþol vélrænna hluta.
Hvað gerir hitameðferð fyrir fjölliða þrívíddarprentaða hluta?
Mikið úrval af flóknum rúmfræði er hægt að búa til nákvæmlega með þrívíddarprentun, en það hefur einn stóran ókost, sem er þörfin fyrir varma eftirvinnslu. Þessir þrívíddarprentuðu hlutar hafa lélega vélræna eiginleika samanborið við hluta sem framleiddir eru með sprautumótun. Ófullnægjandi viðloðun milli húðaðra þráða og staflaðra laga getur leitt til lélegra vélrænna eiginleika þrívíddarprentaðra íhluta.
Nýjustu rannsóknirnar, sem birtar eru í tímaritinu Polymers, leggja áherslu á að bæta vélræna eiginleika, sérstaklega tog- og þrýstistyrk. Rannsakendur notuðu PETG þráða með þvermál 1,75 mm fyrir rannsóknina. Niðurstöðurnar sýndu að togstyrkur fjölliða þrívíddarprentuðu íhlutanna jókst verulega eftir hitameðferð. Fyrir vikið höfðu hitameðhöndluðu hlutarnir nokkuð góðan togstyrk, þar sem fullmeðhöndluðu hlutarnir sýndu 41,1 prósent meiri styrk í láréttri átt en ómeðhöndlaða sýnið og 143,9 prósent hærra í lóðréttri átt en viðmiðunarhlutinn. Eyðileggjandi þrýstipróf sýndu marktæka aukningu á þrýstistyrksgildum fyrir hitameðhöndluðu sýnin, með þrýstiálagi allt að 118 MPa. Þessi rannsókn leiddi í ljós jákvæð áhrif hitameðhöndlunar á fjölliðuefnum eftir framleiðslu.
△ Sýnishorn af þrýstistyrk
Hitameðferð 3D prentaðir pólýprópýlen hlutar fyrir tómarúmskerfi
Nýjustu rannsóknirnar í Journal of Manufacturing and Materials Processing rannsaka hagkvæmni þess að beita hitameðhöndlunarferli til að hylja þrívíddarprentað pólýprópýlen við lofttæmi. Rannsóknir hafa leitt í ljós að hitameðhöndlun er mjög áhrifarík fyrir pökkunarferlið.
Rannsakendur lögðu hlutann sem var prentaður með 98 prósent fyllingu og innsiglaður eftir hitameðhöndlun í 15 endurtekningar, með að meðaltali 0,4 m Torr og 95 prósent öryggisbili upp á 0,2 m Torr. Rannsóknin sýndi árangur með því að nota 400 gráður, 55-sekúndna hitabyssu til að þétta lofttæmisnæma yfirborð, sem eykur lágmarks lofttæmisþrýsting sem náðst hefur.
△Endanlegur þrýstingur sem næst fyrir og eftir hitun og 95 prósent öryggisbil fyrir hverja áfyllingarskörunarprósentu
Hefur hitameðferð áhrif á víddarstöðugleika þrívíddarprentaðra íhluta?
Rannsakendur birtu rannsókn í Composites Part A þar sem kannað var áhrif hitameðhöndlunar á stöðugleika og tog eiginleika þrívíddarprentaðra samfelldra koltrefja (CCF) styrktra samsettra efna. Formfræðilegar breytingar og dreifing prentuðu laganna voru notuð til að meta víddarstöðugleika sýnanna. Þrívíddarprentunartækni byggir á sameinuðu filament fabrication (FFF) aðferð sem kallast samfelld filament fabrication (CFF).
C-CCFRC og S-CCFRC eru nöfnin sem notuð eru fyrir sýni sem eru endurbætt með einbeittum og aðskildum CCF lögum, í sömu röð. Eftir hitameðhöndlun við 100 gráður og 150 gráður, sýndu CCFRCs framúrskarandi togeiginleika, þó að víddarstöðugleiki væri betri við 100 gráður, sérstaklega fyrir S-CCFRC. Kristöllun fylkisins jókst úr 17,42 prósentum í ómeðhöndluðu sýninu í 22,76 prósent í 100 C hitameðhöndlaða sýninu, sem er aukning um 30,65 prósent. Rannsóknin leiddi einnig í ljós að hitameðferðir við 100 gráður og 200 gráður drógu úr gegndræpi sýnanna. Lægri gegndræpi tilhneigingar fylkisins eftir hitameðferð er í samræmi við stærðarbreytingu þess. Þess vegna bætir hitameðferð allt að 100 gráður mjög víddarstöðugleika sýnanna.
△ Hitaaflögun skýringarmynda af CCFRC með mismunandi laganúmeradreifingu: (a) C-CCFRC og (b) S-CCFRC fyrir hitameðferð; (c) C-CCFRC og (d) S-CCFRC eftir hitameðferð við 200 gráður í 4 klukkustundir.
Áhrif hitameðferðar á PLA hluta?
Fused Deposition Modeling (FDM) er vinsæl aukefnisframleiðslutækni, þar af PLA er mest notaða efnið. Í nýjustu rannsókn sinni, sem birt var í Polymers, mátu rannsakendur frammistöðu PLA hluta með 3-punktbeygjuprófum eftir hitameðhöndlun og með því að breyta byggingarstefnu, lagþykkt og hraða.
Rannsakendur notuðu PLA þráða með þvermál 1,75 mm. Xz framleiðslustillingin, hitastig stútsins 190 gráður til að koma í veg fyrir brot á sýninu og ákjósanlegar prentbreytur eru 90 mm/s hraði og 0,3 mm lagþykkt. Varma eftirmeðferð upp á 75 gráður á sýnum sem voru framleidd með þessum stillingum sýndi aukningu á beygjuálagi. Loks sýna niðurstöðurnar að teygjanleg aflögun og endurheimt við hitameðferð takmarkar ekki marktækt hámarkskraftinn. Rannsóknirnar sýna að hægt er að þrívíddarprenta bæklunarbeina flata og síðan snúna til að passa við viðkomandi svæði mannslíkamans.
Allt í allt hjálpar hitameðferð við að auka vélrænni eiginleika, víddarstöðugleika og sjónræna eiginleika þrívíddarprentaðra hluta.