18.01.2021 by Dennis Glinski, Wilo SE, Dr. Natalie Rudolph
Wilo: Καλύτερη απόδοση με ενισχυμένα με ίνες 3D 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.
Η Wilo SE είναι ένας παγκόσμιος κατασκευαστής αντλιών και συστημάτων αντλιών για τις κτιριακές υπηρεσίες, ολόκληρη την αλυσίδα διαχείρισης νερού και τη βιομηχανία. Διαθέτει μακρά ιστορία επιτυχημένων καινοτομιών που βασίζονται στην ισχυρή βάση γνώσεων και στην αίσθηση της μελλοντικής τεχνολογίας και των απαιτήσεων της αγοράς. Αυτό απαιτεί ισχυρή εστίαση στην Ε&Α, καθώς και τον καλύτερο εξοπλισμό για την εκτέλεση της εργασίας.
Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η Wilo συνεργάζεται με τεχνολογίες αιχμής, όπως η προσθετική κατασκευή, που ονομάζεται επίσης τρισδιάστατη εκτύπωση, για την ανάπτυξη των προϊόντων του αύριο. Σε ένα έργο, χρησιμοποιούν το Selective Laser Sintering (SLS), το οποίο είναι γνωστό ότι παράγει υψηλής ποιότητας δομικά πολυμερή εξαρτήματα με πολύπλοκες γεωμετρίες, εσωτερικές δομές και λεπτά τοιχώματα. Η παραγωγή χωρίς εργαλεία χωρίς απώλεια υλικού, η συντόμευση των διαδικασιών ανάπτυξης, καθώς και οι μηχανικές ιδιότητες που είναι συγκρίσιμες με τα εξαρτήματα που μορφοποιούνται με έγχυση καθιστούν το SLS κατάλληλη εναλλακτική λύση για πολλά τεμάχια εργασίας, ακόμη και ολόκληρα συγκροτήματα. Επιπλέον, ορισμένες κοίλες γεωμετρίες είναι στην πραγματικότητα εφικτές μόνο με μια διαδικασία προσθετικής κατασκευής με βάση τη σκόνη.
Η διαδικασία SLS χρησιμοποιεί ένα λέιζερ για να λιώσει τοπικά small σωματίδια πολυμερούς σκόνης για να σχηματίσει ένα ομοιογενές στρώμα και αυτό επαναλαμβάνεται στρώμα προς στρώμα μέχρι να λιώσει ολόκληρο το τεμάχιο. Ο περιβάλλων θάλαμος κατασκευής διατηρεί το υλικό σε αυξημένες θερμοκρασίες για να εμποδίσει την κρυστάλλωση μέχρι να ολοκληρωθεί ολόκληρο το εξάρτημα. Μόνο τότε ψύχεται το τεμάχιο. Έτσι, η ακριβής συμπεριφορά τήξης και κρυστάλλωσης της πολυμερούς σκόνης πρέπει να είναι γνωστή για να καθοριστούν οι ρυθμίσεις της διαδικασίας για ένα συγκεκριμένο υλικό.
Προκειμένου να αναπτυχθούν νέα υλικά που διαθέτουν όλες τις απαιτούμενες ιδιότητες για ένα νέο προϊόν, αυτή η θερμική συμπεριφορά πρέπει να γίνει κατανοητή.
Το NETZSCH DSC214Polymaέδωσε τη λύση
Όλες οι νέες επιλογές υλικών με και χωρίς ενίσχυση με ίνες χαρακτηρίστηκαν με τη χρήση ενός NETZSCH DSC 214 Polyma εκτελώντας δυναμικές μετρήσεις από θερμοκρασία δωματίου έως 70 K πάνω από τη θερμοκρασία τήγματος με ρυθμό θέρμανσης και ψύξης 20 K/min. Το γράφημα που προέκυψε και το παράθυρο της διαδικασίας απεικονίζονται στο Σχήμα 1. Η υστέρηση μεταξύ της έναρξης της τήξης και της έναρξης της κρυστάλλωσης είναι smaller από ό,τι για το συνήθως χρησιμοποιούμενο PA12. Αυτό σημαίνει ότι το παράθυρο διεργασίας είναι μόνο περίπου 20 Κ σε σύγκριση με περίπου 30 Κ για το PA12.
Το Σχήμα 2 δείχνει την επίδραση των ινών γυαλιού και άνθρακα στην έναρξη της κρυστάλλωσης. Και οι δύο ίνες (μπλε: CF, πράσινο: GF) δρουν ως θέσεις πυρηνοποίησης και μετατοπίζουν την έναρξη της κρυστάλλωσης σε υψηλότερες θερμοκρασίες, καθιστώντας το παράθυρο διεργασίας ακόμη στενότερο. Αυτό είναι σημαντικό για τον προσδιορισμό της καταλληλότερης θερμοκρασίας κατασκευής και απαιτεί lots εξειδίκευση στη βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Για θερμοκρασίες κοντά στην έναρξη της τήξης, οι περιβάλλουσες στερεές σκόνες αρχίζουν να συσσωματώνονται πάνω στο καυτό, λιωμένο τεμάχιο. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται πλευρική ανάπτυξη. Για θερμοκρασίες κοντά στην έναρξη της κρυστάλλωσης, η στρέβλωση μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα. Αυτό ονομάζεται συχνά κατσάρωμα. Μια εξήγηση για τη διαφορά στην έναρξη της κρυστάλλωσης μεταξύ των ινών γυαλιού και άνθρακα θα μπορούσε να είναι ο λόγος επιφάνειας προς όγκο των δύο διαφορετικών ινών. Δεδομένου ότι η διάμετρος των ινών άνθρακα είναι της τάξης των 7 μm και της χρησιμοποιούμενης ίνας γυαλιού περίπου στα 11 μm, οι ίνες άνθρακα παρέχουν ελαφρώς μεγαλύτερη επιφάνεια για να λειτουργήσουν ως θέσεις πυρηνοποίησης για την ίδια περιεκτικότητα όγκου στο μείγμα.
Εάν η υστέρηση μεταξύ της θερμοκρασίας τήξης και της θερμοκρασίας κρυστάλλωσης ενός υλικού που μας ενδιαφέρει είναι πολύ small, μπορούν να πραγματοποιηθούν μελέτες ισοθερμικής κρυστάλλωσης για να αναλυθεί λεπτομερέστερα ο ρυθμός κρυστάλλωσης ή να συγκριθούν διάφορα μείγματα με παρόμοιες ιδιότητες για να βρεθεί το καλύτερο select.
„Το DSC 214 Polyma είναι εύκολο στη χρήση και μας παρείχε όλα τα σχετικά δεδομένα για την επιτυχή παραγωγή εξαρτημάτων με τις νέες σκόνες. Μαζί με τις γνώσεις που αποκτήσαμε από τις συζητήσεις με τους ειδικούς εφαρμογών του NETZSCH, μπορέσαμε να select τα καταλληλότερα υλικά για τη συνέχιση των αναπτυξιακών μας εργασιών“
Θέλετε να μάθετε περισσότερα για τον χαρακτηρισμό των σκονών SLS
Σε προηγούμενα άρθρα, καλύψαμε τα ακόλουθα θέματα:
Σχετικά με τον όμιλο Wilo
Ο όμιλος Wilo είναι ένας από τους κορυφαίους προμηθευτές αντλιών και συστημάτων αντλιών υψηλής ποιότητας παγκοσμίως για τις υπηρεσίες κτιρίων, τη διαχείριση υδάτων και τους βιομηχανικούς τομείς. Οι καινοτόμες λύσεις, τα έξυπνα προϊόντα και οι εξατομικευμένες υπηρεσίες της εταιρείας μεταφέρουν το νερό με έξυπνο, αποδοτικό και φιλικό προς το κλίμα τρόπο. Επίσης, συμβάλλει σημαντικά στην προστασία του κλίματος με μια στρατηγική βιωσιμότητας και σε συνεργασία με εταίρους (Πηγή).