Mengukur Kapasitas Panas Spesifik untuk Mensimulasikan Proses SLS

Selama proses SLS (Selective Laser Sintering), lapisan yang sebelumnya meleleh, menghilang ke dalam lapisan serbuk yang dikelilingi oleh serbuk yang tidak disinter. Oleh karena itu, informasi mengenai bidang suhu pada lapisan yang lebih rendah, sulit diukur. Oleh karena itu, upaya yang signifikan telah dilakukan untuk memodelkan dan mensimulasikan proses SLS. Dua besaran yang penting untuk ini adalah 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}) dan konduktivitas termal (k) sebagai fungsi suhu. Ketika pengisi ditambahkan, mereka tidak hanya mengubah laju KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi, tetapi juga membutuhkan suhu pembentukan yang lebih tinggi karena perubahan _{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 k.

Cara menentukan kapasitas panas spesifik

Untuk menentukan 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 sebagai fungsi dari suhu bahan yang berbeda, Differential Scanning Calorimetry (DSC ) digunakan. Kapasitas panas didefinisikan sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g zat sebesar 1°C sementara tekanan p dijaga konstan. Hal ini dijelaskan oleh persamaan konduksi panas:

Sesuai dengan DIN EN ISO 11357-4 (dan ASTM E1269), sampel diukur relatif terhadap sampel kedua (referensi) dengan kapasitas panas yang diketahui. Sampel referensi yang umum adalah safir. Oleh karena itu, satu percobaan terdiri dari tiga kali pemindaian dalam kisaran suhu yang diinginkan. Yang pertama adalah pemindaian dengan dua panci kosong (baseline), yang kedua pemindaian dengan satu panci yang berisi sampel safir (referensi), dan terakhir adalah pemindaian ketiga dengan sampel aktual (sampel) dalam jenis panci yang sama.

_Cp sebagai fungsi suhu sampel dapat dihitung sebagai berikut:

Melakukan pengukuran _cp pada sampel bubuk polimer SLS

Pada contoh serbuk polimer ini, khususnya PA12, pengukuran dilakukan dengan menggunakan NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix^® sesuai dengan standar. Setelah langkah pendinginan awal hingga -25°C, suhu dinaikkan menjadi 215°C pada 10 K/menit. Dua sampel yang berbeda diukur dan dihitung rata-ratanya. Semua kondisi pengukuran dirangkum dalam tabel berikut:

Tabel 1: Kondisi pengukuran

Analisis dalam 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", yang ditumpangkan dengan puncak leleh dan transisi gelas.

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. Dalam kasus PA12 yang ditunjukkan di sini, interpolasi akan dilakukan antara 90°C (2,348 J/gK) dan 200°C (2,7 J/gK), yang ditunjukkan dalam grafik. Nilai-nilai tersebut kemudian dapat diekspor untuk penggunaan selanjutnya dalam simulasi material dan proses, misalnya, untuk suhu yang diajukan dan pemadatan dalam proses SLS. Aplikasi lain dari data ini adalah perhitungan 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 dari data 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 dan densitas.