Măsurarea capacității termice specifice pentru simularea proceselor SLS

În timpul procesului SLS (Sinterizare selectivă cu laser), straturile topite anterior dispar în patul de pulbere înconjurat de pulbere netopită. Prin urmare, informațiile despre câmpul de temperatură din straturile inferioare sunt dificil de măsurat. Astfel, au fost depuse eforturi semnificative pentru a modela și simula procesul SLS. Două mărimi esențiale în acest sens sunt capacitatea termică specifică (_{Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp}) și conductivitatea termică (k) în funcție de temperatură. Atunci când se adaugă materiale de umplutură, acestea nu numai că modifică rata de CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare, dar necesită, de asemenea, o temperatură de construcție mai ridicată din cauza modificării _{Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp} și k.

Cum se determină capacitatea termică specifică

Pentru a determina capacitatea termică specifică în funcție de temperatură a diferitelor materiale, se utilizează calorimetria diferențială cu baleiaj (DSC). Capacitatea termică este definită ca fiind cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unei substanțe de 1 g cu 1°C, în timp ce presiunea p este menținută constantă. Aceasta este descrisă de ecuația conducției de căldură:

În conformitate cu DIN EN ISO 11357-4 (și ASTM E1269), proba este măsurată în raport cu o a doua probă (de referință) cu capacitate termică cunoscută. O probă de referință tipică ar fi safirul. Prin urmare, un experiment constă din trei rulări diferite în intervalul de temperatură de interes. Prima este o scanare cu două tăvi goale (linia de bază), a doua o scanare cu o tavă care conține eșantionul de safir (referință) și, în cele din urmă, a treia execuție cu eșantionul real (eșantion) în același tip de tavă.

_Cp ca funcție a temperaturii probei poate fi calculată după cum urmează:

Efectuarea de măsurători _cp pe probe de pulbere polimerică SLS

În acest exemplu de pulbere polimerică, mai precis PA12, măsurătorile au fost efectuate utilizând un NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix^® în conformitate cu standardul. După o răcire inițială la -25°C, temperatura a fost crescută la 215°C cu 10 K/min. Au fost măsurate două probe diferite și a fost calculată media. Toate condițiile de măsurare sunt rezumate în tabelul următor:

Tabelul 1: Condiții de măsurare

Analiza în NETZSCH Proteus^® software este prezentată în figura 1. Aceasta arată capacitatea termică specifică "aparentă", suprapusă cu vârful de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire și tranziția vitroasă.

Datele _{Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp} pot fi ușor deduse din această curbă. Cu toate acestea, în intervalul de temperatură cuprins între 90-190°C, efectul creșterii _{Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp} și efectul EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic al topirii se opun reciproc. Prin urmare, valorile din intervalul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire sunt de obicei interpolate. În cazul PA12 prezentat aici, interpolarea ar fi efectuată între 90°C (2,348 J/gK) și 200°C (2,7 J/gK), care sunt indicate în grafic. Valorile pot fi apoi exportate pentru a fi utilizate ulterior în simulări de materiale și procese, de exemplu, pentru temperatura depusă și solidificare în procesul SLS. O altă aplicație a datelor este calcularea conductivității termice din datele privind difuzivitatea termică și densitatea.