Εκτίμηση της στρέβλωσης των εξαρτημάτων πυροσυσσωμάτωσης με λέιζερ Selective χρησιμοποιώντας θερμομηχανική ανάλυση

Αυτό συμβαίνει επειδή όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής θερμικής διαστολής, τόσο larger είναι η επίδραση ακόμη και των smallest θερμοκρασιακών διαφορών στη διαδικασία. Η θερμική διαστολή ή μάλλον συρρίκνωση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εξαρτάται από τη θερμική συρρίκνωση του υλικού και - στην περίπτωση των ημικρυσταλλικών υλικών που χρησιμοποιούνται συχνά στο SLS - από τη συρρίκνωση λόγω κρυστάλλωσης. Το μέγεθος της συρρίκνωσης λόγω κρυστάλλωσης εξαρτάται από την ίδια τη δομή του πολυμερούς, αλλά και από τις θερμοκρασίες ψύξης. Εξετάζοντας τη διαδικασία SLS, οι κλίσεις θερμοκρασίας είναι αναπόφευκτες και οι ρυθμοί ψύξης είναι small.

Η αρχή της διαδικασίας SLS

Στη διαδικασία SLS, ένα λεπτό στρώμα σκόνης εφαρμόζεται στην πλατφόρμα κατασκευής και θερμαίνεται λίγο κάτω από τη θερμοκρασία τήξης του υλικού, η οποία συχνά αναφέρεται ως θερμοκρασία κατασκευής (οι θερμαντήρες δεν φαίνονται στο σχήμα). Στη συνέχεια, ένα λέιζερ ανιχνεύει τη διατομή της γεωμετρίας του τεμαχίου του πρώτου στρώματος, παρέχοντας αρκετή ενέργεια για να λιώσει τοπικά το υλικό. Χωρίς διατμητικές δυνάμεις, το τήγμα πρέπει να έχει χαμηλό ιξώδες και επιφανειακή τάση για να συνενωθεί και να σχηματίσει μια ομοιόμορφη λίμνη τήγματος. Η περιβάλλουσα σκόνη παραμένει στερεή και διατηρεί το σχήμα της λιωμένης γεωμετρίας. Επομένως, δεν απαιτούνται δομές στήριξης. Αυτό μπορεί να γίνει αντιληπτό από τα τρία δομημένα μέρη σε σχήμα Ν στην κλίνη σκόνης. Τώρα η πλατφόρμα δόμησης χαμηλώνει κατά ένα ύψος στρώματος, δημιουργώντας χώρο για το επόμενο στρώμα. Ένας κύλινδρος σκούπας ή αναγόμωσης κινείται στην επιφάνεια, μαζεύει την περίσσεια υλικού από τη δεξαμενή και εναποθέτει νέα και ψυχρότερη σκόνη στην κορυφή της πλατφόρμας δόμησης για τη δημιουργία του επόμενου στρώματος. Και πάλι, η σκόνη θερμαίνεται για να διατηρηθεί στη θερμοκρασία κατασκευής. Αυτό είναι σημαντικό για την παρεμπόδιση της κρυστάλλωσης. Όλος ο φάκελος κατασκευής διατηρείται σε ατμόσφαιρα αζώτου για να μειωθούν οι επιπτώσεις της γήρανσης. Αυτά τα στάδια της διαδικασίας της επικάλυψης με πούδρα και της τήξης με λέιζερ επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά έως ότου κατασκευαστεί ολόκληρο το εξάρτημα. Μόνο τότε ψύχεται ο φάκελος κατασκευής, γεγονός που ξεκινά τη διαδικασία κρυστάλλωσης και συνεπώς στερεοποίησης του τεμαχίου. Αφού ψυχθεί πλήρως το εξάρτημα και η περιβάλλουσα σκόνη, το εξάρτημα αποσυσκευάζεται.

Υλικά που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία SLS

Το πρώτο υλικό που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη διαδικασία ήταν το PA12, λόγω των καλών μηχανικών επιδόσεών του και της ικανότητάς του να παράγει σκόνες με κατακρήμνιση. Έτσι προκύπτει σκόνη με σχεδόν τέλειο σφαιρικό σχήμα, το οποίο είναι απαραίτητο για τη δημιουργία ομοιόμορφου στρώματος κατά την επικάλυψη. Αποτελεί ακόμη και σήμερα το 90-95% όλων των υλικών που χρησιμοποιούνται στην SLS. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια, όλο και περισσότερα υλικά έχουν χαρακτηριστεί κατάλληλα για τη διαδικασία, συμπεριλαμβανομένων υλικών υψηλής απόδοσης, όπως το PEEK, ελαστομερών υλικών, όπως τα TPU, ακόμη και υλικών κοινής χρήσης, όπως το PP. Τα περισσότερα από αυτά παράγονται με κρυογενική λείανση και παρουσιάζουν περισσότερο ή λιγότερο έντονες αποκλίσεις από το κυκλικό σχήμα [1].

Περισσότερα βασικά στοιχεία για το Selective Laser Sintering και άλλες τεχνολογίες προσθετικής κατασκευής είναι διαθέσιμα στο κανάλι μας στο YouTube!

Μάθετε περισσότερα για τη σύντηξη πολυμερούς σε κλίνη σκόνης εδώ!

Θερμική ανάλυση και ρεολογία που υποστηρίζουν επιτυχημένες διεργασίες SLS

Κατά τη διερεύνηση νέων υλικών για SLS, η έρευναarcκαι η ανάπτυξη εστιάζουν στις διεργασίες SLS. Στόχος είναι να προσδιοριστεί η καταλληλότητά τους για SLS, να καθοριστεί το παράθυρο της διαδικασίας, να αναλυθεί ο σχηματισμός του τήγματος της πισίνας και να κατανοηθεί πώς τα πληρωτικά υλικά αλλάζουν τις ιδιότητες της σκόνης και των τελικών εξαρτημάτων. Στις ακόλουθες αναρτήσεις ιστολογίου, θα ρίξουμε φως σε διαφορετικές μεθόδους ανάλυσης με τη χρήση οργάνων θερμικής ανάλυσης και ρεολογίας για τον χαρακτηρισμό βασικών παραμέτρων, συμπεριλαμβανομένου του προσδιορισμού του παραθύρου διεργασίας και της ισοθερμοκρασιακής κρυστάλλωσης των σκονών SLS με τη διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC), καθώς και της μελέτης της παραμένουσας τάσης και της στρέβλωσης στην SLS.

Πηγές

[1] Schmid, M. (2018): Laser Sintering with Plastics - Technology, Processes and Materials, Carl Hanser Verlag, Μόναχο.

Πώς να προσδιορίσετε το παράθυρο διεργασίας για τις σκόνες SLS χρησιμοποιώντας το DSC

Προκειμένου να χαρακτηριστεί μια πολυμερής σκόνη ως προς την καταλληλότητά της για SLS και να προσδιοριστεί το πιθανό παράθυρο διεργασίας, χρησιμοποιείται η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC). Μάθετε πώς να ρυθμίζετε και να ερμηνεύετε τις μετρήσεις!

Πώς να μελετήσετε την ισόθερμη συμπεριφορά κρυστάλλωσης της σκόνης SLS χρησιμοποιώντας το DSC

Σε προηγούμενο άρθρο, το παράθυρο διεργασίας στη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης με λέιζερ Selectμε σκόνη πολυαμιδίου 12 προσδιορίστηκε με δυναμικές μετρήσεις. Σε αυτό το άρθρο, εξηγούμε πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν ισοθερμικές μετρήσεις για πιο προηγμένες μελέτες.

Wilo: Καλύτερες επιδόσεις με ενισχυμένα με ίνες τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα

Η Wilo SE είναι ένας παγκόσμιος κατασκευαστής αντλιών και συστημάτων αντλιών για τις κτιριακές υπηρεσίες, ολόκληρη την αλυσίδα διαχείρισης νερού και τη βιομηχανία. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η Wilo εργάζεται με τεχνολογίες αιχμής, όπως η προσθετική κατασκευή. Μάθετε πώς χρησιμοποιούν το NETZSCH DSC 214 Polyma για να κατανοήσουν τη θερμική συμπεριφορά των νέων επιλογών υλικών.

Εκτίμηση της στρέβλωσης των Selective Laser Sintering Parts Using Thermomechanical Analysis

Τα πλαστικά που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία Selective Laser Sintering (SLS) έχουν μεγαλύτερη θερμική διαστολή σε σύγκριση με άλλα υλικά. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να γνωρίζετε πώς μεταβάλλονται οι διαστάσεις ενός εξαρτήματος SLS σε διαφορετικές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της κατασκευής και κατά τη χρήση. Όσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής θερμικής διαστολής, τόσο πιο επιρρεπή είναι τα εξαρτήματα σε στρέβλωση ή καμπύλωση και στη δημιουργία υπολειμματικών τάσεων. Μάθετε περισσότερα!

Εκτίμηση των υπολειπόμενων τάσεων σε μέρη SLS με χρήση DMA

Selectη πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (SLS) είναι μία από τις πιο χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες προσθετικής κατασκευής για την παραγωγή δομικών πλαστικών εξαρτημάτων. Όταν λειτουργεί σε υψηλή θερμοκρασία, τυχόν παραμένουσες τάσεις θα μπορούσαν να είναι επιζήμιες για την απόδοση του εξαρτήματος. Για την καλύτερη κατανόηση των παραμενουσών τάσεων απαιτείται η γνώση του μέτρου ελαστικότητας ενός υλικού. Μάθετε περισσότερα για τις παραμένουσες τάσεις και πώς να μετρήσετε την ιδιότητα του υλικού χρησιμοποιώντας μια μέθοδο θερμικής ανάλυσης.

Μέτρηση της ειδικής θερμοχωρητικότητας για την προσομοίωση των διεργασιών SLS

Έχουν καταβληθεί σημαντικές προσπάθειες για τη μοντελοποίηση και προσομοίωση της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης Selective Laser Sintering, καθώς είναι δύσκολο να μετρηθούν πληροφορίες σχετικά με το πεδίο θερμοκρασίας στα κατώτερα στρώματα. Μάθετε πώς η ειδική θερμοχωρητικότητα μπορεί να βοηθήσει!

Πώς τα πληρωτικά υλικά επηρεάζουν τη συμπεριφορά κρυστάλλωσης των σκονών SLS

Λόγω του ακόμη περιορισμένου αριθμού διαθέσιμων υλικών για τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης με λέιζερ Select, υπάρχει συνεχής ζήτηση για υλικά με διαφορετικές ιδιότητες. Η προσθήκη οποιουδήποτε πληρωτικού υλικού στη σκόνη SLS έχει συνήθως επίδραση στη συμπεριφορά επεξεργασίας. Σήμερα, διερευνούμε τη συμπεριφορά κρυστάλλωσης της σκόνης PA12 που είναι γεμισμένη με σφαίρες και νιφάδες χαλκού.

Πώς η ειδική θερμοχωρητικότητα των πληρωμένων σκονών επηρεάζει τις παραμέτρους επεξεργασίας SLS

Η τροποποίηση των σκονών Selective Laser Sintering (SLS) με πληρωτικά υλικά είναι ένας καλός τρόπος για την τροποποίηση των ιδιοτήτων των παραγόμενων εξαρτημάτων χωρίς την ανάγκη για νέα υλικά σκονών. Μάθετε πώς να αξιολογείτε την επίδραση των χάλκινων πληρωτικών υλικών στη συμπεριφορά της επεξεργασίας.

Πώς να προετοιμάσετε τα μέρη SLS για μετρήσεις θερμικής ανάλυσης: LFA

Ο προσανατολισμός κατασκευής των δειγμάτων επηρεάζει τις μηχανικές ιδιότητες των εξαρτημάτων Selective Laser Sintering (SLS). Ως εκ τούτου, οι θερμοφυσικές ιδιότητες πρέπει να αξιολογούνται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Μάθετε πώς να προετοιμάζετε γεμάτα δείγματα για ανάλυση με laser flash!

Πώς η θερμική διαχυτότητα επηρεάζει τη θερμοκρασία κατασκευής στη διαδικασία SLS

Τα αγώγιμα πληρωτικά σε σκόνη πολυμερούς, όπως οι σφαίρες και οι νιφάδες χαλκού, επηρεάζουν τις διαδικασίες προσθετικής κατασκευής. Μάθετε πώς η ανάλυση flash με λέιζερ επιτρέπει τον προσδιορισμό της ρύθμισης της διαδικασίας για την εκτύπωση εξαρτημάτων υψηλότερης ποιότητας.

Πώς τα πληρωτικά αυξάνουν την ισοτροπική ή ανισοτροπική συμπεριφορά των εξαρτημάτων SLS μέσω της ευθυγράμμισής τους

Γενικά, η προσθήκη πληρωτικών ουσιών οδηγεί σε αύξηση των μηχανικών επιδόσεων. Για να γίνει κατανοητός ο τρόπος με τον οποίο μεταβάλλεται η δυσκαμψία ή το μέτρο ελαστικότητας ως συνάρτηση της γεωμετρίας και της περιεκτικότητας σε πληρωτικό υλικό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η δυναμική μηχανική ανάλυση (DMA). Μάθετε περισσότερα στο άρθρο μας.

Γιατί η επίδραση των ανισοτροπικών πληρωτικών υλικών στη θερμική διαστολή εξαρτάται από τη διαδικασία

Τα πληρωτικά υλικά προστίθενται σε μια πολυμερή μήτρα για να βελτιώσουν τις μηχανικές επιδόσεις του τελικού προϊόντος. Ο προσανατολισμός αυτών των πληρωτικών εξαρτάται από τις συνθήκες επεξεργασίας. Μάθετε πώς η συνολική περιεκτικότητα, το σχήμα και ο προσανατολισμός των ινών χαλκού επηρεάζουν τον συντελεστή θερμικής διαστολής όγκου.