Estimativa de tensões residuais em peças SLS usando DMA

Portanto, sua precisão dimensional deve ser alta para se encaixar bem em montagens maiores durante sua vida útil. Quando operados em temperaturas elevadas, quaisquer tensões residuais podem ser prejudiciais ao desempenho da peça. Para entender melhor as tensões residuais, é necessário conhecer o módulo de um material.

O módulo de materiais, incluindo polímeros, é normalmente medido em testes mecânicos estáticos, nos quais o comportamento de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão-deformação durante um teste de tração é traçado e o módulo de Young é calculado como a inclinação da curva entre 0,05... 0,25% de deformação. Ele pode ser usado para garantia de qualidade, desenvolvimento e otimização de materiais, bem como para algumas tarefas de dimensionamento. No entanto, não pode ser usado para projeto e simulação de componentes.

Para isso, é importante obter dados dependentes de tempo e temperatura que prevejam o comportamento do material ao longo da vida útil em condições de carga realistas. O método escolhido é a análise dinâmico-mecânica (DMA), que permite que a amostra seja submetida a uma carga senoidal e que a resposta viscoelástica do material seja detectada. Ao variar a temperatura e a frequência da medição, a dependência da temperatura e do tempo também pode ser analisada.

Para compreender o desenvolvimento da propriedade da peça SLS durante a impressão e, em particular, a contração e o empenamento, é necessária uma medição de DMA dependente da temperatura. Durante o ciclo constante de revestimento em pó eTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão a laser, a temperatura está mudando constantemente dentro da peça e um gradiente de temperatura está se formando da parte inferior da peça para a parte superior. Isso pode causar empenamento, que é explicado nesta postagem anterior sobre expansão térmica.

Como determinar as tensões residuais usando o DMA

Para obter os dados de módulo dependentes da temperatura, as amostras de dogbone foram impressas no Instituto de Tecnologia de Polímeros (LKT) da Universidade de Erlangen-Nuremberg com pó de PA12 usando parâmetros padrão de 0,4 ^J/mm3. Em seguida, as amostras foram preparadas no site NETZSCH Analyzing & Testing, cortando as peças centrais desses dogbones com 50 mm de comprimento, o que resultou em vigas com dimensões de 50 mm x 10 mm x 4,5 mm. Mesmo que a superfície apresente a rugosidade típica das peças SLS, nenhum tratamento de superfície adicional foi selected, pois as superfícies eram plano-paralelas.

As amostras foram então carregadas no dispositivo de flexão de 40 mm de largura do NETZSCH DMA 242 E Artemis. Após uma etapa inicial de resfriamento e equilibrapamento, as amostras foram aquecidas de -50°C a 180°C a 2 K/min, que é um pouco abaixo daTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). temperatura de fusão do material. Todas as condições de medição estão resumidas na tabela a seguir:

Tabela 1: Condições de medição

A resposta elástica é a mais importante

A Figura 2 mostra os resultados da medição do módulo de armazenamento E', do Módulo de viscosidadeO módulo complexo (componente viscoso), módulo de perda ou G'', é a parte "imaginária" das amostras do módulo complexo geral. Esse componente viscoso indica a resposta do tipo líquido, ou fora de fase, da amostra que está sendo medida. módulo de perda E" e do fator de amortecimento tand. Eles mostram o comportamento típico de um material termoplástico semicristalino. O Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento apresenta uma queda nas temperaturas de transição, Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea eTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão, e o Módulo de viscosidadeO módulo complexo (componente viscoso), módulo de perda ou G'', é a parte "imaginária" das amostras do módulo complexo geral. Esse componente viscoso indica a resposta do tipo líquido, ou fora de fase, da amostra que está sendo medida. módulo de perda e tand apresentam um máximo. O fator usado para a análise é escolhido com base no efeito de maior interesse. Para entender a retração e o acúmulo de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão residual, a resposta elástica (E') é a mais importante e será analisada aqui.

Com o aumento da temperatura, o Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento diminui continuamente. O valor de E' à temperatura ambiente é 1438 MPa. A folha de dados da amostra medida normalmente mostra valores diferentes (aqui: 1650 MPa) porque o módulo de Young é medido em tensão. Durante uma medição de DMA no modo de flexão, tanto a carga de compressão quanto a de tração atuam sobre a amostra, especialmente ao medir amostras mais espessas. O início da Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea foi determinado em 27°C. Após a queda no módulo, os valores diminuem ainda mais de 500 MPa para 114 MPa no início daTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão (167°C).

Embora o valor do Elasticidade e módulo de elasticidadeA elasticidade da borracha ou elasticidade de entropia descreve a resistência de qualquer sistema de borracha ou elastômero contra uma deformação ou tensão aplicada externamente. módulo de armazenamento E' logo abaixo daTemperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão seja muito importante para um processo de impressão bem-sucedido, toda a progressão é importante durante o estágio de resfriamento. Devido à grande mudança no módulo na Temperatura de transição do vidroA transição vítrea é uma das propriedades mais importantes dos materiais amorfos e semicristalinos, por exemplo, vidros inorgânicos, metais amorfos, polímeros, produtos farmacêuticos e ingredientes alimentícios etc., e descreve a região de temperatura em que as propriedades mecânicas dos materiais mudam de duras e quebradiças para mais macias, deformáveis ou emborrachadas.transição vítrea, o processo de resfriamento deve ser muito lento (> 12 h para toda a construção) para reduzir ou eliminar o empenamento e o acúmulo de tensão residual durante esse estágio. A compreensão desse comportamento pode ajudar a otimizar o processo e, possivelmente, acelerar essa etapa demorada do processo.

Sobre o Instituto de Tecnologia de Polímeros (LKT)

arcO Institute of Polymer Technology é um instituto acadêmico da Universidade Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg. É um dos líderes na pesquisa de manufatura aditivaarch; especialmente SLS.arcarcOutras áreas principais de pesquisa incluem design leve e FRP, materiais e processamento, tecnologia de junção e tribologia. Além desses focos de pesquisa, o instituto também está trabalhando em tópicos interdisciplinares, como composição de material de enchimento, simulação de processamento e aplicações, termoplásticos reticulados por radiação, processamento suave e muitos outros.