Memperkirakan Tegangan Sisa pada Bagian SLS Menggunakan DMA

Oleh karena itu, akurasi dimensinya harus tinggi agar sesuai dengan rakitan yang lebih besar selama masa pakainya. Ketika dioperasikan pada suhu tinggi, tegangan sisa dapat merusak kinerja komponen. Untuk lebih memahami tegangan sisa, diperlukan pengetahuan tentang modulus material.

Modulus bahan termasuk polimer biasanya diukur dalam uji mekanis statis, di mana perilaku tegangan-regangan selama uji tarik diplot dan modulus Young dihitung sebagai kemiringan kurva antara 0,05 ... 0,25% SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan. Metode ini dapat digunakan untuk jaminan kualitas, pengembangan dan pengoptimalan material, serta beberapa tugas pendimensian. Namun, tidak dapat digunakan untuk desain dan simulasi komponen.

Untuk itu, penting untuk mendapatkan data yang bergantung pada waktu dan suhu yang memprediksi perilaku material selama masa pakai pada kondisi pembebanan yang realistis. Metode pilihannya adalah Dynamic-Mechanical Analysis (DMA), yang memungkinkan sampel dikenai beban sinusoidal dan respons viskoelastik material terdeteksi. Dengan memvariasikan suhu dan frekuensi pengukuran, ketergantungan suhu dan waktu juga dapat dianalisis.

Untuk memahami pengembangan properti bagian SLS selama pencetakan dan khususnya penyusutan dan lengkungan, diperlukan pengukuran DMA yang bergantung pada suhu. Selama siklus konstan pelapisan bubuk dan peleburan laser, suhu terus berubah di dalam komponen dan gradien suhu terbentuk dari bagian bawah komponen ke bagian atas. Hal ini dapat menyebabkan lengkungan, yang dijelaskan dalam posting sebelumnya tentang ekspansi termal.

Cara menentukan tegangan sisa menggunakan DMA

Untuk mendapatkan data modulus bergantung temperatur, spesimen dogbone dicetak di Institute of Polymer Technology (LKT) dari University Erlangen-Nuremberg dengan menggunakan bubuk PA12 dengan menggunakan parameter standar 0,4 ^J/mm3. Kemudian, sampel disiapkan di NETZSCH Menganalisis & Menguji dengan memotong bagian tengah dari dogbone ini dengan panjang 50 mm, yang menghasilkan balok berdimensi 50 mm x 10 mm x 4,5 mm. Meskipun permukaannya menunjukkan kekasaran khas komponen SLS, tidak ada perlakuan permukaan tambahan yang dipilih, karena permukaannya sejajar bidang.

Sampel kemudian dimasukkan ke dalam perlengkapan lentur selebar 40 mm dari NETZSCH DMA 242 E Artemis. Setelah langkah pendinginan dan penyeimbangan awal, sampel dipanaskan dari -50°C hingga 180°C pada 2 K/menit, yang berada di bawah Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh material. Semua kondisi pengukuran dirangkum dalam tabel berikut:

Tabel 1: Kondisi pengukuran

Respons elastis adalah yang paling penting

Gambar 2 menggambarkan hasil pengukuran modulus penyimpanan E', Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan E" serta faktor redaman tand. Hasil pengukuran tersebut menunjukkan perilaku khas bahan termoplastik semi-kristal. Modulus penyimpanan menunjukkan penurunan pada suhu transisi, transisi gelas dan peleburan, serta Modulus kentalModulus kompleks (komponen kental), modulus kehilangan, atau G'', adalah bagian "imajiner" dari sampel dari keseluruhan modulus kompleks. Komponen kental ini menunjukkan respons seperti cairan, atau di luar fase, dari sampel yang sedang diukur. modulus kehilangan dan tand menunjukkan nilai maksimum. Faktor yang digunakan untuk analisis dipilih berdasarkan efek yang paling menarik. Untuk memahami penyusutan dan tegangan sisa yang terbentuk, respons elastis (E') adalah yang paling penting dan akan dianalisis di sini.

Dengan meningkatnya suhu, modulus penyimpanan terus menurun. Nilai E' pada suhu kamar adalah 1438 MPa. Lembar data sampel yang diukur biasanya menunjukkan nilai yang berbeda (di sini: 1650 MPa) karena modulus Young diukur dalam tegangan. Selama pengukuran DMA dalam mode lentur, beban tekan dan tarik bekerja pada sampel, terutama saat mengukur sampel yang lebih tebal. Permulaan transisi kaca ditentukan pada suhu 27°C. Setelah penurunan modulus, nilainya semakin menurun dari 500 MPa menjadi 114 MPa pada permulaan peleburan (167°C).

Meskipun nilai modulus penyimpanan E' tepat di bawah Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh sangat penting untuk proses pencetakan yang sukses, namun seluruh perkembangannya penting selama tahap pendinginan. Karena perubahan besar dalam modulus pada transisi kaca, proses pendinginan harus sangat lambat (> 12 jam untuk seluruh proses) untuk mengurangi atau menghilangkan lengkungan dan penumpukan tegangan sisa selama tahap ini. Memahami perilaku ini dapat membantu mengoptimalkan proses dan berpotensi mempercepat langkah proses yang memakan waktu ini.

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.