18.01.2021 by Dennis Glinski, Wilo SE, Dr. Natalie Rudolph
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. Ontdek hoe ze de NETZSCH DSC 214 Polyma gebruiken om het thermische gedrag van nieuwe materiaalkeuzes te begrijpen.
Wilo SE is een wereldwijde fabrikant van pompen en pompsystemen voor de gebouwentechniek, de gehele watermanagementketen en de industrie. Ze hebben een lange geschiedenis van succesvolle innovaties gebaseerd op hun sterke kennisbasis en gevoel voor toekomstige technologie en markteisen. Dit vereist een sterke focus op R&D en de beste apparatuur om de klus te klaren.
Het is dan ook geen verrassing dat Wilo werkt met geavanceerde technologieën zoals Additive Manufacturing, ook wel 3D-printen genoemd, om de producten van morgen te ontwikkelen. In één project gebruiken ze Selective Laser Sintering (SLS), dat bekend staat om de productie van hoogwaardige structurele polymeeronderdelen met complexe geometrieën, interne structuren en dunne wanden. Gereedschapsloze productie zonder materiaalverlies, de verkorting van ontwikkelingsprocessen en mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van spuitgietonderdelen maken SLS een geschikt alternatief voor veel werkstukken en zelfs hele samenstellingen. Bovendien zijn sommige holle geometrieën eigenlijk alleen haalbaar met een additief productieproces op poederbasis.
Het SLS proces gebruikt een laser om lokaal small deeltjes polymeerpoeder 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 tot een homogene laag en dit wordt laag voor laag herhaald totdat het hele onderdeel gesmolten is. De omringende bouwkamer houdt het materiaal op een hoge temperatuur om KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie te voorkomen totdat het hele onderdeel klaar is. Pas daarna wordt het onderdeel afgekoeld. Het precieze smelt- en kristallisatiegedrag van het polymeerpoeder moet dus bekend zijn om de procesinstellingen voor een bepaald materiaal te bepalen.
Om nieuwe materialen te ontwikkelen die alle vereiste eigenschappen voor een nieuw product bezitten, moet dit thermische gedrag worden begrepen.
De NETZSCH DSC214Polymabood de oplossing
Alle nieuwe materiaalkeuzes met en zonder vezelversterking werden gekarakteriseerd met een NETZSCH DSC 214 Polyma door dynamische metingen uit te voeren van kamertemperatuur tot 70 K boven 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 bij een verwarmings- en afkoelsnelheid van 20 K/min. De resulterende grafiek en het procesvenster worden weergegeven in figuur 1. De hysterese tussen het begin van 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 het begin van KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie is kleiner dan bij het normaal gebruikte PA12. Dit betekent dat het procesvenster slechts ongeveer 20 K bedraagt in vergelijking met ongeveer 30 K voor PA12.
Figuur 2 toont het effect van glas- en koolstofvezels op het begin van KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie. Beide vezels (blauw: CF, groen: GF) werken als kernen en verschuiven het begin van KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie naar hogere temperaturen waardoor het procesvenster nog smaller wordt. Dit is belangrijk voor Identify de meest geschikte opbouwtemperatuur en vereist veel expertise in het optimaliseren van het proces. Bij temperaturen dicht bij het begin van het 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 beginnen de omringende vaste poeders te SinterenSinteren is een productieproces voor het vormen van een mechanisch sterk lichaam uit keramisch of metaalpoeder. sinteren op het hete, gesmolten onderdeel. Dit effect wordt laterale groei genoemd. Bij temperaturen dicht bij het begin van KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie kan kromtrekken een probleem zijn. Dit wordt vaak omkrullen genoemd. Een verklaring voor het verschil in kristallisatiebegin tussen glas- en koolstofvezels zou de oppervlakte-volumeverhouding van de twee verschillende vezels kunnen zijn. Aangezien de diameter van koolstofvezels ongeveer 7 µm is en die van de gebruikte glasvezel ongeveer 11 µm, bieden de koolstofvezels iets meer oppervlakte om als kernen te fungeren voor hetzelfde volume-inhoud in het mengsel.
Als de hysterese tussen 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 en kristallisatietemperatuur van een interessant materiaal erg small is, kunnen isotherme kristallisatiestudies worden uitgevoerd om de kristallisatiesnelheid in meer detail te analyseren of verschillende mengsels met overigens vergelijkbare eigenschappen te vergelijken om select de beste te vinden.
“De DSC 214 Polyma is eenvoudig te gebruiken en verschafte ons alle relevante gegevens om met succes onderdelen te produceren met de nieuwe poeders. Samen met de kennis die we opdeden in gesprekken met NETZSCH's applicatiespecialisten, waren we in staat om select de meest geschikte materialen voor de voortzetting van ons ontwikkelingswerk”
Wil je meer weten over de karakterisering van SLS-poeders?
In eerdere artikelen hebben we de volgende onderwerpen behandeld:
Over de Wilo Groep
De Wilo Group is een van 's werelds toonaangevende premium leveranciers van pompen en pompsystemen voor de gebouwentechniek, watermanagement en industriële sectoren. De innovatieve oplossingen, slimme producten en individuele diensten van het bedrijf verplaatsen water op een intelligente, efficiënte en klimaatvriendelijke manier. Het levert ook een belangrijke bijdrage aan klimaatbescherming met een duurzaamheidsstrategie en in samenwerking met partners (Bron).