Manufaktur Aditif Logam dan Kebutuhan akan Data Properti Termofisik yang Andal

Dalam beberapa tahun terakhir, Additive Manufacturing (AM), yang juga dikenal sebagai pencetakan 3D, telah muncul sebagai teknologi yang menjanjikan untuk pembuatan komponen bentuk hampir bersih yang hemat biaya di seluruh industri otomotif, elektronik, biomedis, konstruksi, kedirgantaraan, dan makanan. Pada artikel sebelumnya, kami telah berfokus pada penentuan jendela proses dan mempelajari perilaku kristalisasi isotermal bubuk poliamida (PA) 12 yang digunakan dalam Selective Laser SinteringSintering adalah proses produksi untuk membentuk bodi yang kuat secara mekanis dari serbuk keramik atau logam. Sintering.

Bahan Apa yang Cocok untuk SLM?

Proses SLM telah digunakan untuk membuat paduan secara aditif termasuk baja tahan karat, baja perkakas, titanium, aluminium, kobalt-krom, tungsten, dan superalloy berbasis nikel. Beberapa paduan memiliki penerapan yang terbatas pada SLM karena reflektifitasnya yang tinggi, karena reaktivitasnya terhadap oksigen, daya serap, pembasahan, dan sifat termal.

Keramik termasuk alumina, zirkonia, dan silikon karbida telah diproduksi secara aditif menggunakan proses SLM, namun, secara umum ada lebih banyak tantangan dengan SLM keramik karena sifatnya yang rapuh dan konduktivitas termalnya yang relatif rendah.

Mengoptimalkan Parameter Input AM untuk Meningkatkan Kualitas Produk

Meskipun ada kemajuan terbaru dalam proses SLM, masalah seperti panas berlebih atau kurang serta lengkungan masih dapat menyebabkan masalah pada kualitas produk akhir. Berbagai upaya dilakukan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang distribusi suhu dan beban termal selama SLM sehingga parameter proses, dan pada akhirnya kualitas komponen akhir dapat dioptimalkan. Simulasi termo-mekanis seperti analisis elemen hingga (FEA) telah menyediakan sarana untuk pembuatan prototipe virtual dan menjadi semakin penting karena produsen mengoptimalkan parameter proses SLM dan geometri struktur pendukung untuk material yang berbeda.

Konduktivitas Termal mempengaruhi Parameter Proses SLM

Simulasi SLM termomekanis yang representatif membutuhkan data 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 akurat dan bergantung pada suhu dari lapisan serbuk dan bagian yang dipadatkan. NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash sangat cocok untuk mengukur 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 bubuk bahan baku SLM serta komponen cetak SLM yang sudah jadi hingga 1250 ° C. Koreksi untuk densitas yang bergantung pada suhu (ρ) dapat diukur secara rutin menggunakan dilatometer NETZSCH DIL 402 Expedis^® Classic dan 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}) pada rentang suhu tinggi diukur menggunakan NETZSCH DSC (mis., 404 F1 Pegasus^®). Semua pengukuran harus dilakukan pada kisaran suhu yang sama.

Contoh Aplikasi: Konduktivitas Termal Serbuk Baja Tahan Karat Austenitik

Dalam contoh aplikasi di bawah ini, metode flash (LFA) digunakan untuk mengukur 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 bubuk baja tahan karat austenitik dari suhu kamar hingga 1000°C.

Seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3, 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 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 mengikuti tren yang sama. Karena langkah SinteringSintering adalah proses produksi untuk membentuk bodi yang kuat secara mekanis dari serbuk keramik atau logam. sintering yang berbeda, keduanya meningkat secara signifikan. Tentu saja, peningkatan 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 dipengaruhi oleh perubahan 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 peningkatan densitas unggun serbuk di atas 500°C. Peningkatan konduktivitas termal dari densifikasi unggun serbuk harus diperhitungkan ketika memilih parameter input SLM yang sesuai untuk memastikan kualitas produk yang optimal. Selain itu, ini adalah salah satu alasan mengapa penelitian telah berfokus pada pengadaptasian parameter lapis demi lapis atau bahkan di wilayah tertentu selama pembuatan.

Referensi

1. Yap, C. Y., Chua, C. K., Dong, Z. L., Liu, Z. H., Zhang, D. Q., Loh, L. E., & Sing, S. L. (2015). Tinjauan peleburan laser selektif: Bahan dan aplikasi. Ulasan Fisika Terapan, 2, 4, 41101. \
2. Chua, C. K., Wong, C. H., & Yeong, W. Y. (2017). Standar, kontrol kualitas, dan ilmu pengukuran dalam pencetakan 3D dan manufaktur aditif.
3. Luo, C., Qiu, J., Yan, Y., Tang, X., Yang, J., & Uher, C. (2018). Analisis elemen hingga dari medan suhu dan tegangan selama proses peleburan laser selektif termoelektrik SnTe. Jurnal Teknologi Pengolahan Bahan, 261, 74-85.