ويلو: أداء أفضل مع المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد المعززة بالألياف

شركة Wilo SE هي شركة عالمية مصنعة للمضخات وأنظمة المضخات لخدمات البناء، وسلسلة إدارة المياه بأكملها والصناعة. وتتمتع الشركة بتاريخ طويل من الابتكارات الناجحة استناداً إلى أساسها المعرفي القوي وإحساسها بالتكنولوجيا المستقبلية ومتطلبات السوق. وهذا يتطلب تركيزًا قويًا على البحث والتطوير بالإضافة إلى أفضل المعدات لإنجاز المهمة.

وليس من المستغرب أن تعمل شركة Wilo على استخدام أحدث التقنيات مثل التصنيع الإضافي، الذي يُطلق عليه أيضاً الطباعة ثلاثية الأبعاد، لتطوير منتجات المستقبل. في أحد المشاريع، يستخدمون تقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)، والمعروفة بإنتاج أجزاء بوليمر هيكلية عالية الجودة ذات أشكال هندسية معقدة وهياكل داخلية وجدران رقيقة. إن الإنتاج بدون أدوات دون فقدان المواد، وتقصير عمليات التطوير، بالإضافة إلى الخصائص الميكانيكية المماثلة للأجزاء المصبوبة بالحقن تجعل من SLS بديلاً مناسبًا للعديد من قطع العمل وحتى التجميعات الكاملة. والأكثر من ذلك، فإن بعض الأشكال الهندسية المجوفة لا يمكن تحقيقها في الواقع إلا من خلال عملية تصنيع مضافة تعتمد على المسحوق.

وتستخدم عملية SLS الليزر لإذابة جزيئات صغيرة من مسحوق البوليمر محليًا لتشكيل طبقة متجانسة ويتكرر ذلك طبقة تلو الأخرى حتى يتم صهر الجزء بالكامل. تحافظ حجرة البناء المحيطة على المادة في درجات حرارة مرتفعة لإعاقة التبلور حتى يتم الانتهاء من الجزء بالكامل. وعندها فقط يتم تبريد الجزء. وبالتالي، يجب أن يكون سلوك الذوبان والتبلور الدقيق لمسحوق البوليمر معروفًا لتحديد إعدادات العملية لمادة معينة.

ومن أجل تطوير مواد جديدة تمتلك جميع الخصائص المطلوبة لمنتج جديد، يجب فهم هذا السلوك الحراري.

قدم الحل NETZSCH DSC214 Polyma

تم توصيف جميع خيارات المواد الجديدة مع وبدون تقوية الألياف باستخدام جهاز NETZSCH DSC 214 Polyma عن طريق إجراء قياسات ديناميكية من درجة حرارة الغرفة إلى 70 كلفن فوق درجة حرارة الذوبان باستخدام معدل تسخين وتبريد 20 كلفن/دقيقة. يظهر الرسم البياني الناتج ونافذة العملية في الشكل 1. يكون التباطؤ بين بداية الذوبان وبداية التبلور أصغر من التباطؤ بين بداية الذوبان وبداية التبلور في PA12 المستخدم عادةً. وهذا يعني أن نافذة المعالجة تبلغ حوالي 20 كلفن فقط مقارنةً بحوالي 30 كلفن ل PA12.

يوضح الشكل 2 تأثير الألياف الزجاجية والكربونية على بداية التبلور. تعمل كلتا الألياف (الأزرق: CF، والأخضر: GF) كمواقع تنوي وتحول بداية التبلور إلى درجات حرارة أعلى مما يجعل نافذة العملية أضيق. وهذا أمر مهم لتحديد درجة حرارة البناء الأكثر ملاءمة ويتطلب الكثير من الخبرة في تحسين العملية. بالنسبة لدرجات الحرارة القريبة من بداية الانصهار، تبدأ المساحيق الصلبة المحيطة في التلبيد على الجزء الساخن المنصهر. ويسمى هذا التأثير بالنمو الجانبي. بالنسبة لدرجات الحرارة القريبة من بداية التبلور، يمكن أن يمثل الالتواء مشكلة. وغالبًا ما يُطلق على ذلك اسم التجعيد. يمكن أن يكون أحد التفسيرات للاختلاف في بداية التبلور بين الألياف الزجاجية وألياف الكربون هو نسبة السطح إلى الحجم للألياف المختلفة. وبالنظر إلى أن قطر ألياف الكربون في حدود 7 ميكرومتر وقطر الألياف الزجاجية المستخدمة حوالي 11 ميكرومتر، فإن ألياف الكربون توفر مساحة سطح أكبر قليلاً لتعمل كمواقع تنوي بالنسبة لنفس محتوى الحجم في الخليط.

إذا كان التباطؤ بين درجة حرارة الانصهار ودرجة حرارة التبلور للمادة محل الاهتمام صغيرًا جدًا، يمكن إجراء دراسات التبلور المتساوي الحرارة لتحليل معدل التبلور بمزيد من التفصيل أو مقارنة الخلائط المختلفة ذات الخواص المتشابهة لاختيار أفضلها.

هل أنت حريص على معرفة المزيد عن توصيف مساحيق SLS؟

تناولنا في المقالات السابقة المواضيع التالية:

• كيف يعمل التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS)؟
• كيفية تحديد نافذة العملية لمساحيق SLS باستخدام DSC
• كيفية دراسة سلوك التبلور المتساوي الحرارة لمسحوق SLS باستخدام DSC

نبذة عن مجموعة ويلو

مجموعة ويلو هي واحدة من الشركات الرائدة عالمياً في مجال توفير المضخات وأنظمة المضخات لخدمات المباني وإدارة المياه والقطاعات الصناعية. تعمل حلول الشركة المبتكرة ومنتجاتها الذكية وخدماتها الفردية على نقل المياه بطريقة ذكية وفعالة وصديقة للمناخ. كما أنها تقدم مساهمة مهمة في حماية المناخ من خلال استراتيجية الاستدامة وبالتعاون مع الشركاء (المصدر).