Bagaimana Kapasitas Panas Spesifik Serbuk yang Diisi Mempengaruhi Parameter Pemrosesan SLS

Sistem pengisi tersebut adalah bahan dengan Konduktivitas Listrik (SBA)Konduktivitas listrik adalah properti fisik yang menunjukkan kemampuan material untuk memungkinkan pengangkutan muatan listrik.konduktivitas listrik atau termal yang lebih tinggi seperti aluminium atau tembaga. Jika Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang lebih tinggi tercapai, aplikasi manajemen termal dapat dijangkau yang dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan geometri kompleks yang dimungkinkan dengan SLS. Meskipun perubahan kinerja diinginkan pada komponen akhir, menambahkan pengisi ke bubuk SLS juga memiliki efek pada perilaku pemrosesan dan perlu dipahami agar berhasil menyelesaikan pekerjaan rakitan.

Mengapa tembaga cocok

Ambil contoh, tembaga sebagai bahan penghantar panas yang baik. Kapasitas panas spesifiknya berada dalam kisaran 0,4 J/g×K. Mencampurkannya dengan bubuk PA12 harus menyebabkan pengurangan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik campuran. Oleh karena itu, kemampuan senyawa untuk menyimpan panas berkurang, panas dibuang lebih cepat dan keseimbangan termal suatu bangunan dapat diubah. Pelajari lebih lanjut tentang pengukuran _cp pada serbuk PA12 yang tidak terisi di sini!

Mempersiapkan sampel untuk analisis

Dalam suatu penelitian di Institute of Polymer Technology (LKT) di Universitas Erlangen-Nuremberg, campuran yang berbeda dari bulatan dan serpihan tembaga dalam kandungan yang bervariasi, diproduksi dan diproses dalam mesin EOS Formiga P110. Sampel bervariasi baik dalam bentuk pengisi (bulatan dan serpihan) maupun dalam kandungan volume (5 dan 10%).

Densitas ^energi1 sebesar 0,043 ^J/mm2 dijaga konstan untuk semua bahan untuk mendeteksi perubahan apa pun dalam perilaku proses akibat bahan pengisi. Selama pemrosesan, tidak ada sampel yang dapat diproduksi dengan serpihan tembaga 10 vol%. Suhu proses untuk campuran dengan bola tembaga ditentukan 167°C dan dengan serpihan tembaga masing-masing 173°C.

Mengukur kapasitas panas spesifik

A NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix^® digunakan untuk mengukur Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik _{Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp} sebagai fungsi suhu dari berbagai campuran serbuk PA12 dengan partikel tembaga dibandingkan dengan bahan PA12 yang rapi. Pengukuran dilakukan sesuai dengan ASTM E1269 dan ISO 11357-4.

Setelah langkah pendinginan awal hingga -25°C, suhu dinaikkan menjadi 215°C pada 10 K/min. Dua sampel yang berbeda diukur dan dihitung rata-ratanya. Tabel berikut ini merangkum kondisi pengukuran.

Tabel 1: Kondisi pengukuran

Menganalisis data pengukuran dengan perangkat lunak cerdas

Analisis dalam perangkat lunak NETZSCH Proteus^® perangkat lunak ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar ini menunjukkan Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen. kapasitas panas spesifik "semu" dari sampel PA12 dengan bola tembaga 5 vol%, yang ditumpangkan oleh efek peleburan dan Suhu Transisi KacaTransisi gelas adalah salah satu sifat terpenting dari bahan amorf dan semi-kristal, misalnya, gelas anorganik, logam amorf, polimer, obat-obatan dan bahan makanan, dll., dan menggambarkan wilayah suhu di mana sifat mekanis bahan berubah dari keras dan rapuh menjadi lebih lunak, dapat diubah bentuknya atau kenyal.transisi kaca.

Data _{Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp} dapat dengan mudah disimpulkan dari kurva ini. Namun demikian, pada kisaran suhu antara 90-190°C, efek peningkatan _{Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp} dan efek EndotermikTransisi sampel atau reaksi bersifat endotermik jika panas diperlukan untuk konversi.endotermik peleburan saling berlawanan. Oleh karena itu, nilai dalam kisaran leleh biasanya diinterpolasi.

Gambar 2 menunjukkan nilai _{Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp} setelah interpolasi untuk keempat sampel.

Seperti yang diharapkan, dapat dilihat bahwa _cp meningkat dengan meningkatnya suhu. Kandungan tembaga tambahan mengurangi _cp dan tidak ada efek dari geometri pengisi yang dapat dideteksi. Para peneliti di LKT bahkan mengkonfirmasi bahwa penurunan _cp dengan bertambahnya kandungan tembaga mengikuti aturan campuran. Namun, mereka hanya mengukur _cp pada suhu 25°C. Pengukuran yang bergantung pada suhu yang ditunjukkan pada Gambar 2 menunjukkan lebih lanjut bahwa kemiringan peningkatan _cp dengan suhu sedikit berkurang jika semakin banyak partikel tembaga dalam campuran.

Pengukuran ini mengkonfirmasi bahwa perubahan _cp dapat berkontribusi pada input energi yang lebih tinggi yang diperlukan selama pencetakan 3D. Namun, informasi tambahan tentang Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal diperlukan untuk mengevaluasi dampak dari kedua efek pada kondisi termal.

Perlu dicatat, bahwa perilaku ini bersifat universal untuk semua bahan plastik yang dimodifikasi dengan pengisi konduktif termal. Oleh karena itu, ini adalah kuantitas penting yang harus diukur untuk desain serta simulasi pencetakan injeksi heat sink atau komponen lain yang diperlukan dalam manajemen termal.

Tentang Lembaga Teknologi Polimer (LKT)

Institute of Polymer Technology adalah sebuah lembaga penelitian akademis di Friedrich-Alexander University of Erlangen-Nuremberg. Institut ini merupakan salah satu pemimpin dalam penelitian Manufaktur Aditif; khususnya SLS. Bidang penelitian utama lainnya termasuk Desain Ringan dan FRP, Bahan dan Pemrosesan, Teknologi Penggabungan dan Tribologi. Selain fokus penelitian ini, institut ini juga bekerja pada topik lintas disiplin ilmu seperti Peracikan Bahan Pengisi, Simulasi Pemrosesan dan Aplikasi, Termoplastik Tertaut Silang Radiasi, Pemrosesan Lembut, dan banyak lagi.

^{1Kepadatan Energi}= Berapa banyak energi yang dikandung suatu sistem dibandingkan dengan volumenya