SLS 프로세스 시뮬레이션을 위한 비열 용량 측정

SLS(선택적 레이저 소결) 공정 중에 이전에 녹은 층은 소결되지 않은 분말로 둘러싸인 분말 층으로 사라집니다. 따라서 하위 층의 온도 필드에 대한 정보를 측정하기가 어렵습니다. 따라서 SLS 공정을 모델링하고 시뮬레이션하기 위해 많은 노력을 기울여 왔습니다. 이를 위해 필수적인 두 가지 수치는 비열용량 (_{비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp})과 온도 함수로서의 열전도도 (k)입니다. 필러를 첨가하면 결정화 속도에 변화가 생길 뿐만 아니라_{비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp와} k의 변화로 인해 더 높은 제작 온도가 필요합니다.

비열 용량을 결정하는 방법

다양한 물질의 온도에 따른 비열량을 측정하기 위해 시차 주사 열량 측정법(DSC) 이 사용됩니다. 열량은 압력 p를 일정하게 유지한 상태에서 1g 물질의 온도를 1°C 올리는 데 필요한 열량으로 정의됩니다. 이는 열전도 방정식으로 설명됩니다:

DIN EN ISO 11357-4(및 ASTM E1269)에 따라 샘플은 알려진 열용량의 두 번째(기준) 샘플을 기준으로 측정됩니다. 일반적인 기준 샘플은 사파이어입니다. 따라서 한 실험은 관심 온도 범위에서 세 가지 다른 실행으로 구성됩니다. 첫 번째는 두 개의 빈 팬(기준선)으로 스캔하고, 두 번째는 사파이어 샘플(참조)이 들어 있는 하나의 팬으로 스캔하며, 마지막으로 동일한 유형의 팬에 실제 샘플(시료)을 넣어 세 번째 실행합니다.

시료의 온도 함수로서의 _Cp는 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

SLS 폴리머 분말 시료에 대한_CP 측정 수행

폴리머 분말, 보다 구체적으로 PA12의 예에서는 표준에 따라 NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix^® 를 사용하여 측정했습니다. -25°C로 초기 냉각 단계를 거친 후 10K/min로 215°C까지 온도를 높였습니다. 두 개의 서로 다른 샘플을 측정하고 평균을 계산했습니다. 모든 측정 조건은 다음 표에 요약되어 있습니다:

표 1: 측정 조건

소프트웨어의 분석 NETZSCH Proteus^® 소프트웨어의 분석은 그림 1에 나와 있습니다. 여기에는 용융 피크와 유리 전이가 겹쳐진 '겉보기' 비열 용량이 표시됩니다.

이 곡선에서_{비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp} 데이터를 쉽게 추론할 수 있습니다. 그러나 90-190°C 사이의 온도 범위에서는_{비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp} 증가의 효과와 용융의 흡열 효과가 서로 상반됩니다. 따라서 일반적으로 용융 범위의 값은 보간됩니다. 여기에 표시된 PA12의 경우 그래프에 표시된 90°C(2.348 J/gK)에서 200°C(2.7 J/gK) 사이에서 보간이 수행됩니다. 그런 다음 이 값을 내보내서 재료 및 공정 시뮬레이션(예: SLS 공정의 온도 파일 및 응고)에 나중에 사용할 수 있습니다. 이 데이터의 또 다른 용도는 열 확산도 및 밀도 데이터로부터 열 전도도를 계산하는 것입니다.