18.01.2021 by Dennis Glinski, Wilo SE, Dr. Natalie Rudolph
Wilo: Jobb teljesítmény a szálerősítésű 3D nyomtatott alkatrészekkel
A Wilo SE világszerte szivattyúkat és szivattyúrendszereket gyárt az épületgépészet, a teljes vízgazdálkodási lánc és az ipar számára. Nem meglepő, hogy a Wilo olyan csúcstechnológiákkal dolgozik, mint az additív gyártás. Ismerje meg, hogyan használják a NETZSCH DSC 214 Polyma készüléket az új anyagválasztások termikus viselkedésének megértéséhez.
A Wilo SE világszerte szivattyúkat és szivattyúrendszereket gyárt az épületgépészet, a teljes vízgazdálkodási lánc és az ipar számára. Erős tudásalapjukon és a jövőbeli technológiai és piaci követelmények iránti érzékükön alapuló sikeres innovációk hosszú múltra tekintenek vissza. Ez megköveteli, hogy a kutatás-fejlesztésre, valamint a munka elvégzéséhez szükséges legjobb berendezésekre összpontosítsanak.
Nem meglepő, hogy a Wilo olyan csúcstechnológiákkal dolgozik, mint az additív gyártás, más néven 3D nyomtatás, a jövő termékeinek kifejlesztése érdekében. Az egyik projektben a szelektív lézersinterezést (SLS) használják, amelyről köztudott, hogy kiváló minőségű, összetett geometriájú, belső szerkezetű és vékony falú szerkezeti polimer alkatrészek előállítására alkalmas. A szerszám nélküli, anyagveszteség nélküli gyártás, a fejlesztési folyamatok lerövidülése, valamint a fröccsöntött alkatrészekhez hasonló mechanikai tulajdonságok teszik az SLS-t számos munkadarab, sőt egész szerelvények esetében is megfelelő alternatívává. Mi több, egyes üreges geometriák valójában csak poralapú additív gyártási eljárással valósíthatók meg.
Az SLS-eljárás lézerrel helyileg megolvasztja a small polimerpor részecskéit, hogy homogén réteget képezzenek, és ez rétegről rétegre ismétlődik, amíg az egész alkatrész meg nem olvad. A környező építő kamra az anyagot megemelt hőmérsékleten tartja, hogy megakadályozza a kristályosodást, amíg az egész alkatrész el nem készül. Csak ezután hűtik le az alkatrészt. Ezért a polimerpor pontos olvadási és kristályosodási viselkedését ismerni kell ahhoz, hogy az adott anyagra vonatkozó folyamatbeállításokat meg lehessen határozni.
Ahhoz, hogy olyan új anyagokat fejlesszünk ki, amelyek rendelkeznek az új termékhez szükséges összes tulajdonsággal, ezt a termikus viselkedést meg kell érteni.
A NETZSCH DSC214 Polymabiztosította a megoldást
Az összes új anyagválasztékot szálerősítéssel és anélkül jellemeztük egy NETZSCH DSC 214 Polyma segítségével, dinamikus méréseket végezve szobahőmérséklettől az olvadékhőmérséklet felett 70 K-ig, 20 K/perc fűtési és hűtési sebességgel. Az így kapott grafikon és a folyamatablak az 1. ábrán látható. Az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadás kezdete és a KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás kezdete közötti hiszterézis kisebb, mint a jellemzően használt PA12 esetében. Ez azt jelenti, hogy a folyamatablak csak kb. 20 K, szemben a PA12 kb. 30 K értékével.
A 2. ábra az üveg- és szénszálak hatását mutatja a KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás kezdetére. Mindkét szál (kék: CF, zöld: GF) nukleáló helyként működik, és a KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás kezdetét magasabb hőmérsékletre tolja, így a folyamatablak még szűkebbé válik. Ez fontos a legmegfelelőbb építési hőmérséklet meghatározásához, és sok szakértelmet igényel a folyamat optimalizálásához. Az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadás kezdetéhez közeli hőmérsékleteken a környező szilárd porok elkezdenek szintereződni a forró, olvadt alkatrészre. Ezt a hatást laterális növekedésnek nevezzük. A KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás kezdetéhez közeli hőmérsékleteken a vetemedés problémát jelenthet. Ezt gyakran göndörödésnek nevezik. Az üveg- és szénszálak közötti KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás kezdete közötti különbség egyik magyarázata a két különböző szál felület-térfogat aránya lehet. Tekintettel arra, hogy a szénszálak átmérője 7 µm, míg a felhasznált üvegszálé körülbelül 11 µm, a szénszálak valamivel nagyobb felületet biztosítanak a keverék azonos térfogattartalma mellett, hogy nukleációs helyként működjenek.
Ha az érdeklődésre számot tartó anyag olvadási hőmérséklete és kristályosodási hőmérséklete közötti hiszterézis nagyon nagy small, IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus kristályosodási vizsgálatokat lehet végezni a kristályosodási sebesség részletesebb elemzésére vagy különböző, egyébként hasonló tulajdonságokkal rendelkező keverékek összehasonlítására, hogy a legjobbat select lehessen kiválasztani.
“A DSC 214 Polyma könnyen kezelhető, és minden lényeges adatot megadott ahhoz, hogy sikeresen tudjunk alkatrészeket gyártani az új porok felhasználásával. A NETZSCHalkalmazási szakembereivel folytatott megbeszélések során szerzett ismereteinkkel együtt a select oldalon tudtuk megtalálni a legmegfelelőbb anyagokat a fejlesztési munkánk folytatásához”
Szeretne többet megtudni az SLS porok jellemzéséről?
Korábbi cikkeinkben a következő témákkal foglalkoztunk:
A Wilo csoportról
A Wilo csoport a világ egyik vezető prémium kategóriás szivattyú- és szivattyúrendszer-szolgáltatója az épületgépészeti, vízgazdálkodási és ipari szektorok számára. A vállalat innovatív megoldásai, intelligens termékei és egyedi szolgáltatásai intelligens, hatékony és klímabarát módon mozgatják a vizet. Fenntarthatósági stratégiával és partnerekkel együttműködve jelentős mértékben hozzájárul az éghajlatvédelemhez is (Forrás).