Inschatting van vervorming van selectief lasersinteren van onderdelen met behulp van thermomechanische analyse

Hoe hoger de thermische uitzettingscoëfficiënt, hoe groter het effect van zelfs de kleinste temperatuurverschillen tijdens het proces. De thermische uitzetting of beter gezegd krimp tijdens het proces hangt af van de thermische krimp van het materiaal en - in het geval van semi-kristallijne materialen die vaak in SLS worden gebruikt - de krimp als gevolg van KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie. De hoeveelheid kristallisatiekrimp hangt af van de polymeerstructuur zelf, maar ook van de koeltemperaturen. Bij het SLS-proces zijn temperatuurgradiënten onvermijdelijk en zijn de koelsnelheden small.

Het principe van het SLS-proces

In het SLS proces wordt een dunne laag poeder aangebracht op het bouwplatform en verwarmd tot net onder de Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur van het materiaal, wat vaak de bouwtemperatuur wordt genoemd (verwarmingselementen niet in het schema). Vervolgens traceert een laser de doorsnede van de geometrie van het werkstuk van de eerste laag, waardoor er genoeg energie is om het materiaal plaatselijk te Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten. Zonder schuifkrachten moet de smelt een lage viscositeit en oppervlaktespanning hebben om samen te Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten en een uniforme smeltpool te vormen. Het omringende poeder blijft vast en behoudt de vorm van de gesmolten geometrie. Daarom zijn er geen ondersteunende structuren nodig. Dit is te zien aan de drie N-vormige gebouwde onderdelen in het poederbed. Nu wordt het bouwplatform één laag verlaagd om plaats te maken voor de volgende laag. Een veeg- of strijkrol beweegt over het oppervlak, neemt overtollig materiaal op uit het reservoir en deponeert nieuw en kouder poeder bovenop het bouwplatform om de volgende laag te maken. Opnieuw wordt het poeder verwarmd om het op de opbouwtemperatuur te houden. Dit is belangrijk om KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie te voorkomen. Het hele bouwpakket wordt in een stikstofatmosfeer gehouden om veroudering tegen te gaan. Deze processtappen van poedercoaten en lasersmelten worden steeds herhaald totdat het hele onderdeel is gebouwd. Pas dan wordt het omhulsel afgekoeld, wat het kristallisatieproces en dus het stolproces van het onderdeel initieert. Nadat het onderdeel en het omringende poeder volledig zijn afgekoeld, wordt het onderdeel uitgepakt.

Materialen gebruikt in het SLS proces

Het eerste materiaal dat in dit proces werd gebruikt was PA12, vanwege zijn goede mechanische prestaties en de mogelijkheid om poeders te genereren door precipitatie. Dit levert poeder op met een bijna perfecte bolvorm, wat nodig is om een uniforme laag te maken tijdens het coaten. Het maakt vandaag de dag nog steeds 90-95% uit van alle materialen die in SLS worden gebruikt. De laatste jaren zijn er echter steeds meer materialen gekwalificeerd voor het proces, waaronder hoogwaardige materialen zoals PEEK, elastomere materialen zoals TPU en zelfs standaardmaterialen zoals PP. De meeste worden geproduceerd door cryogeen slijpen en vertonen min of meer uitgesproken afwijkingen van de cirkelvorm [1].

Meer basisinformatie over Selective Laser Sintering en andere Additive Manufacturing technologieën is beschikbaar op ons YouTube kanaal!

Leer hier meer over polymeerpoederbedfusie!

Thermische analyse en reologie ter ondersteuning van succesvolle SLS-processen

Onderzoek en ontwikkeling gericht op SLS-processen zijn het doel bij het onderzoeken van nieuwe materialen voor SLS. Het doel is om hun geschiktheid voor SLS te bepalen, het procesvenster te definiëren, de vorming van de smeltbad te analyseren en te begrijpen hoe vulstoffen de eigenschappen van het poeder en de afgewerkte onderdelen veranderen. In de volgende blogposts belichten we verschillende analysemethoden met thermische analyse- en reologie-instrumenten om belangrijke parameters te karakteriseren, zoals het bepalen van het procesvenster en isotherme KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie van SLS-poeders met Differential Scanning Calorimetry (DSC) en het bestuderen van restspanning en vervorming in SLS.

Bronnen

[1] Schmid, M. (2018): Lasersinteren met kunststoffen - Technologie, processen en materialen, Carl Hanser Verlag, München.

Hoe het procesvenster voor SLS-poeders te bepalen met behulp van DSC

Om een polymeerpoeder te karakteriseren op geschiktheid voor SLS en om het mogelijke procesvenster te bepalen, wordt Differentiële Scanning Calorimetrie (DSC) gebruikt. Leer hoe je de metingen instelt en interpreteert!

Hoe het isotherme kristallisatiegedrag van SLS-poeder te bestuderen met behulp van DSC

In een eerder artikel werd het procesvenster in het selectieve lasersinterproces met polyamide 12-poeder bepaald met dynamische metingen. In dit artikel leggen we uit hoe isotherme metingen gebruikt kunnen worden voor geavanceerdere studies.

Wilo: Betere prestaties met vezelversterkte 3D-geprinte onderdelen

Wilo SE is een wereldwijde fabrikant van pompen en pompsystemen voor de gebouwentechniek, de gehele watermanagementketen en de industrie. Het is dan ook geen verrassing dat Wilo werkt met geavanceerde technologieën zoals Additive Manufacturing. Lees hoe ze de NETZSCH DSC 214 gebruiken Polyma om het thermische gedrag van nieuwe materiaalkeuzes te begrijpen.

Inschatting van vervorming van selectief lasersinteren van onderdelen met behulp van thermomechanische analyse

De kunststoffen die gebruikt worden bij Selective Laser Sintering (SLS) hebben een hogere thermische uitzetting dan andere materialen. Daarom is het belangrijk om te weten hoe de afmetingen van een SLS onderdeel veranderen bij verschillende temperaturen tijdens het bouwen en tijdens het gebruik. Hoe hoger de thermische uitzettingscoëfficiënt, hoe gevoeliger de onderdelen zijn voor kromtrekken of omkrullen en het opbouwen van restspanningen. Meer informatie!

Het schatten van restspanningen in SLS-onderdelen met behulp van DMA

Selective Laser Sintering (SLS) is een van de meest gebruikte Additive Manufacturing technologieën om structurele kunststof onderdelen te maken. Bij gebruik bij verhoogde temperatuur kunnen restspanningen schadelijk zijn voor de prestaties van het onderdeel. Om restspanningen beter te begrijpen, is kennis van de modulus van een materiaal nodig. Leer meer over restspanning en hoe u de materiaaleigenschap kunt meten met een thermische analysemethode.

Specifieke warmtecapaciteit meten om SLS-processen te simuleren

Er zijn aanzienlijke inspanningen geleverd om het selectieve lasersinterproces te modelleren en te simuleren omdat informatie over het temperatuurveld in de onderste lagen moeilijk te meten is. Leer hoe Specifieke warmtecapaciteit (cp)Warmtecapaciteit is een materiaalspecifieke fysische grootheid, bepaald door de hoeveelheid warmte die aan een proefstuk wordt toegevoerd, gedeeld door de resulterende temperatuurstijging. De specifieke warmtecapaciteit is gerelateerd aan een massa-eenheid van het proefstuk.specifieke warmtecapaciteit kan helpen!

Hoe vulstoffen het kristallisatiegedrag van SLS-poeders beïnvloeden

Vanwege het nog steeds beperkte aantal beschikbare materialen voor het Selective Laser Sintering proces, is er een constante vraag naar materialen met andere eigenschappen. De toevoeging van een vulstof aan SLS-poeder heeft meestal een effect op het verwerkingsgedrag. Vandaag onderzoeken we het kristallisatiegedrag van PA12 poeder gevuld met koperen bolletjes en vlokken.

Hoe de specifieke warmtecapaciteit van gevulde poeders de SLS verwerkingsparameters beïnvloedt

Het modificeren van Selective Laser Sintering (SLS) poeders met vulstoffen is een goede manier om de eigenschappen van de geproduceerde onderdelen aan te passen zonder dat er nieuwe poedermaterialen nodig zijn. Leer hoe u het effect van kopervullers op het verwerkingsgedrag kunt beoordelen.

Hoe SLS onderdelen voor te bereiden voor thermische analyse metingen: LFA

De bouworiëntatie van proefstukken heeft effect op de mechanische eigenschappen van onderdelen van Selective Laser Sintering (SLS). Daarom moeten de thermofysische eigenschappen in verschillende richtingen beoordeeld worden. Leer hoe je gevulde preparaten prepareert voor laser flash analyse!

Hoe thermische diffusie de bouwtemperatuur in het SLS-proces beïnvloedt

Geleidende vulstoffen in polymeerpoeder, zoals koperen bolletjes en vlokken, beïnvloeden Additive Manufacturing processen. Leer hoe laser flash analyse de procesinstelling kan bepalen om onderdelen van de hoogste kwaliteit te printen.

Hoe vulstoffen het isotrope of anisotrope gedrag van SLS-onderdelen vergroten door hun uitlijning

Over het algemeen leidt de toevoeging van vulstoffen tot een verhoging van de mechanische prestaties. Om te begrijpen hoe de stijfheid of modulus veranderen als functie van de vulstofgeometrie en het vulstofgehalte, kan Dynamische Mechanische Analyse (DMA) worden gebruikt. Lees meer in ons artikel.

Waarom het effect van anisotrope vulstoffen op thermische uitzetting procesafhankelijk is

Vulstoffen worden toegevoegd aan een polymeermatrix om de mechanische prestaties van het eindproduct te verbeteren. De oriëntatie van dergelijke vulstoffen hangt af van de verwerkingsomstandigheden. Leer hoe de totale inhoud, vorm en oriëntatie van kopervezels de thermische volume-uitzettingscoëfficiënt beïnvloeden.