Pendahuluan
Manufaktur aditif – khususnya fused deposition modeling (FDM) – telah menjadi teknik yang banyak digunakan untuk produksi komponen berbasis polimer secara cepat dan fleksibel. Selain sifat mekanis, perilaku termal komponen cetakan semakin penting. Terutama untuk komponen fungsional, rumah komponen yang mengalami tegangan termal, prototipe yang dirancang untuk aplikasi tertentu, atau komponen yang terpapar pembangkitan panas lokal, pengetahuan mengenai Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal sangat penting untuk mengevaluasi perilaku material dalam kondisi operasi nyata.
Polilaktida (PLA) termasuk di antara bahan yang paling umum digunakan dalam pencetakan 3D FDM. Namun, karena deposisi bahan ini dilakukan lapis demi lapis, sifat termofisik yang bergantung pada arah dapat terjadi di dalam struktur cetakan. Orientasi filamen, kondisi pendinginan, dan fusi antara untaian yang berdekatan memengaruhi seberapa cepat panas ditransmisikan melalui komponen yang dicetak.
Tugas Pengukuran
Dalam penelitian ini, Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal sampel PLA yang dicetak seperti yang ditunjukkan di atas dianalisis. Sampel-sampel tersebut diproduksi pada kecepatan cetak yang sama namun dengan orientasi yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyelidiki pengaruh orientasi cetak dan susunan filamen yang dihasilkan terhadap penyebaran panas di dalam material.
Sampel-sampel tersebut dicetak pada kecepatan 60 mm/s. Dua varian mewakili lapisan filamen individual yang ditumpangkan secara datar langsung ke atas alas cetak – satu dengan jalur filamen linier dan satu lagi dengan jalur filamen spiral. Sampel ketiga dibuat tegak lurus terhadap alas cetak dan menunjukkan fusi filamen vertikal.
Metode dan Kondisi Pengukuran
Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu. Difusivitas termal ditentukan melalui Analisis Kilatan Cahaya (Light Flash Analysis/LFA) dengan menggunakan NETZSCH LFA 717 HyperFlash® . Dalam metode kilatan cahaya ini, sisi depan sampel bidang-paralel dipanaskan oleh pulsa energi singkat. Kenaikan suhu yang terjadi pada sisi belakang sampel direkam secara nirkontak oleh detektor inframerah. Koefisien Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal sampel PLA dihitung dari kurva sinyal yang bergantung pada waktu.
Model Standar* digunakan untuk evaluasi. Kondisi pengukuran utama dirangkum dalam Tabel 1.
*Model Standar memperhitungkan kehilangan panas dua dimensi (sumbu z dan radial) serupa dengan model Cape-Lehman [1] sebelumnya.
Tabel 1: Kondisi Pengukuran
| Parameter | Pengaturan |
|---|---|
| Sampel | Polilaktida (PLA) |
| Alat | LFA 717 HyperFlash® |
| Detektor | MCT |
| Tempat sampel | 4 sampel, persegi |
| Laju pemanasan | 10 K/menit |
| Rentang suhu | -100°C hingga 125°C |
| Dimensi sampel | 10 mm × 10 mm × 0,9 mm |
Hasil Pengukuran
Perbandingan langsung antara kurva Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal dari ketiga sampel PLA menunjukkan pengaruh yang jelas dari orientasi pencetakan. Sampel-sampel yang dicetak secara horizontal pada alas cetak yang tidak dipanaskan dengan jalur filamen linier atau spiral menunjukkan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal yang sebanding. Namun, sampel yang dicetak secara vertikal dengan fusi filamen vertikal menunjukkan nilai yang lebih tinggi pada rentang suhu yang diteliti.
Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu. Difusivitas termal yang lebih tinggi ini mengindikasikan penyebaran panas yang lebih efisien sepanjang struktur filamen yang terhubung secara vertikal. Salah satu alasan yang mungkin adalah tingkat fusi intra- atau antarfilamen yang lebih tinggi, yang didorong oleh penumpukan lapisan vertikal dan perpindahan panas ke PLA yang telah diekstrusi dan sedang mendingin.
Pada semua set data, teramati lonjakan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal yang jelas pada sekitar 60°C. Efek ini merupakan ciri khas transisi kaca pada PLA. Transisi ini menandai perubahan dari keadaan material seperti kaca menjadi semakin seperti karet dan secara bersamaan memengaruhi mobilitas molekul polimer serta sifat-sifat perpindahan panasnya.
Ringkasan
Hasil pengukuran menunjukkan bahwa orientasi pencetakan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal PLA yang dicetak dengan metode FDM. Secara khusus, sampel yang dicetak secara vertikal dengan fusi filamen vertikal menunjukkan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal yang lebih tinggi dibandingkan varian yang dicetak secara horizontal.
Analisis Light Flash menggunakan LFA 717 HyperFlash® memungkinkan karakterisasi yang andal terhadap sifat termofisik yang bergantung pada orientasi tersebut. Hal ini memungkinkan untuk mengkuantifikasi perbedaan terkait proses dalam perilaku termal bahan yang diproduksi secara aditif, serta menggunakan hasilnya untuk mengoptimalkan parameter pencetakan, geometri komponen, dan strategi manufaktur.