18.01.2021 by Dennis Glinski, Wilo SE, Dr. Natalie Rudolph
Wilo: По-добра производителност с 3D отпечатани компоненти, подсилени с влакна
Wilo SE е световен производител на помпи и помпени системи за сградни инсталации, за цялата верига за управление на водите и за промишлеността. Не е изненадващо, че Wilo работи с най-съвременни технологии като адитивното производство. Научете как те използват NETZSCH DSC 214 Polyma, за да разберат термичното поведение на новите варианти на материали.
Wilo SE е световен производител на помпи и помпени системи за сградни инсталации, за цялата верига за управление на водите и за промишлеността. Компанията има дълга история на успешни иновации, основани на солидна база от знания и усет за бъдещите технологии и пазарни изисквания. Това изисква силен фокус върху научноизследователската и развойната дейност, както и най-доброто оборудване за изпълнение на задачите.
Не е изненадващо, че Wilo работи с авангардни технологии като адитивното производство, наричано още 3D принтиране, за да разработи продуктите на бъдещето. В един от проектите те използват селективно лазерно синтероване (SLS), което е известно с това, че произвежда висококачествени структурни полимерни части със сложна геометрия, вътрешни структури и тънки стени. Производството без инструменти, без загуба на материал, съкращаването на процесите на разработване, както и механичните свойства, сравними с тези на частите, изработени чрез шприцване, правят SLS подходяща алтернатива за много детайли и дори цели възли. Нещо повече, някои кухи геометрии всъщност са осъществими само с процес на адитивно производство на прахова основа.
Процесът SLS използва лазер за локално разтопяване на small частици полимерен прах, за да се образува хомогенен слой, и това се повтаря слой по слой, докато целият детайл се разтопи. В заобикалящата го строителна камера материалът се поддържа при повишени температури, за да се възпрепятства кристализацията, докато целият детайл бъде завършен. Едва след това детайлът се охлажда. По този начин трябва да се знае точното поведение на топене и кристализация на полимерния прах, за да се определят настройките на процеса за даден материал.
За да се разработят нови материали, които притежават всички необходими свойства за нов продукт, това термично поведение трябва да бъде разбрано.
NETZSCH DSC214Polymaпредостави решението
Всички нови варианти на материали със и без армировка от влакна бяха характеризирани с помощта на NETZSCH DSC 214 Polyma чрез извършване на динамични измервания от стайна температура до 70 K над температурата на стопилката, като се използва скорост на нагряване и охлаждане 20 K/min. Получената графика и прозорецът на процеса са представени на фигура 1. Хистерезисът между началото на топенето и началото на кристализацията е по-малък, отколкото при обикновено използвания PA12. Това означава, че прозорецът на процеса е само около 20 K в сравнение с около 30 K за PA12.
Фигура 2 показва влиянието на стъклените и въглеродните влакна върху началото на кристализацията. И двете влакна (синьо: CF, зелено: GF) действат като места за зародиш и изместват началото на кристализацията към по-високи температури, което прави прозореца на процеса още по-тесен. Това е важно за определяне на най-подходящата температура на изграждане и изисква много опит в оптимизирането на процеса. При температури, близки до началото на топенето, заобикалящите твърди прахове започват да се спояват върху горещия, разтопен детайл. Този ефект се нарича латерален растеж. При температури, близки до началото на кристализацията, деформацията може да бъде проблем. Това често се нарича накъдряне. Едно от обясненията за разликата в началото на кристализацията между стъклените и въглеродните влакна може да бъде съотношението между повърхността и обема на двете различни влакна. Като се има предвид, че диаметърът на въглеродните влакна е от порядъка на 7 µm, а на използваните стъклени влакна - около 11 µm, въглеродните влакна осигуряват малко по-голяма повърхностна площ, която да действа като места за образуване на зародиши при едно и също обемно съдържание в сместа.
Ако хистерезисът между температурата на топене и температурата на кристализация на даден материал, представляващ интерес, е много small, могат да се проведат изотермични изследвания на кристализацията, за да се анализира по-подробно скоростта на кристализация или да се сравнят различни смеси с иначе сходни свойства, за да се select най-добрата от тях.
“DSC 214 Polyma е лесен за използване и ни предостави всички необходими данни за успешното производство на детайли, използващи новите прахове. Заедно със знанията, които придобихме при обсъжданията със специалистите по приложенията на NETZSCH, успяхме да select най-подходящите материали за продължаване на нашата развойна дейност”
Искате ли да научите повече за характеризирането на SLS прахове?
В предишни статии разгледахме следните теми:
За Wilo Group
Wilo Group е един от водещите световни доставчици на помпи и помпени системи за сградните услуги, управлението на водите и промишлеността. Иновативните решения, интелигентните продукти и индивидуалните услуги на компанията преместват водата по интелигентен, ефективен и щадящ климата начин. Тя също така дава важен принос за опазването на климата със стратегия за устойчиво развитие и съвместно с партньори (Източник).