Dolgu Maddeleri SLS Tozlarının Kristalleşme Davranışını Nasıl Etkiler?

Taleplerden biri daha yüksek süneklik (örneğin PA11), diğerleri daha iyi boyutsal kararlılık (örneğin cam boncukların eklenmesi), daha yüksek elektriksel veya Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik (örneğin alüminyum veya bakır gibi dolgu maddeleri) veya artan sertlik ve mukavemet (örneğin cam veya karbon fiberlerin eklenmesi) olabilir.

Dolgu maddeleri çekirdeklenme bölgeleri olarak hareket eder

SLS tozuna herhangi bir dolgu maddesinin eklenmesi, dolgu maddelerinin yüzeyleri heterojen çekirdeklenme bölgeleri olarak hareket ettiğinden tipik olarak KristalleşmeKristalleşme, kristallerin oluşumu ve büyümesi sırasında sertleşmenin fiziksel sürecidir. Bu işlem sırasında kristalleşme ısısı açığa çıkar.kristalleşme davranışı üzerinde bir etkiye sahiptir. İletken dolgu maddeleri de malzeme sıcaklığını etkileyebilir ve bu nedenle ek olarak değişen davranış gösterebilir. dinamik Diferansiyel Tarama Kalorimetrisi (DSC) ölçümleri, değişen bir davranışın ilk göstergesini sağlayabilir ve daha sonra yapı sıcaklığında veya yapı sıcaklığına yakın İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal ölçümler yoluyla daha fazla analiz edilebilir.

İletken bakır dolguların eklenmesi

İletken dolgu maddelerinin etkisini anlamak için Erlangen-Nuremburg Üniversitesi Polimer Teknolojisi Enstitüsü'ndeki (LKT) araştırmacılararcbakır dolgu maddeleri ile deneyler yapmışlardır [1]. Farklı içeriklerde bakır küreler ve pulların (Şekil 1) farklı karışımlarını kullandılar ve termal yönetim için karmaşık bileşenler üretmek amacıyla işleme davranışının yanı sıra ortaya çıkan iletken özellikleri de analiz ettiler. PA12 tozuna %5 ve %10 hacimde bakır küreler ve %5 hacimde bakır pullar eklenerek çeşitli numuneler hazırlanmıştır. Dolgu maddeleri nedeniyle proses davranışındaki değişiklikleri tespit etmek için 0,043 ^J/mm2 enerji yoğunluğu tüm malzemeler için sabit tutulmuştur.

Bakır partiküllü PA12 tozunun proses penceresinin ve kristalleşme davranışının belirlenmesi

NETZSCH Analyzing & Testing adresinde, işlem penceresini ve bakır parçacıkları içeren bu farklı PA12 tozu karışımlarının KristalleşmeKristalleşme, kristallerin oluşumu ve büyümesi sırasında sertleşmenin fiziksel sürecidir. Bu işlem sırasında kristalleşme ısısı açığa çıkar.kristalleşme davranışını saf PA12 malzemesine kıyasla analiz etmek için bir DSC 214 Polyma kullanılmıştır.

Her ölçüm için 5 mg'lık bir numune kesilmiş ve içbükey tabanlı bir alüminyum tavaya yerleştirilmiştir (Concavus^®al) ve kapalı kapak. Ölçüme -20°C'de başlamak için numune oda sıcaklığından soğutulmuştur. Daha sonra 10 K/dak ısıtma hızıyla 200°C'ye ısıtılmış ve aynı 10 K/dak soğutma hızıyla -20°C'ye soğutulmuştur.

Aşağıdaki tablo ölçüm koşullarını özetlemektedir.

Tablo 1: Ölçüm koşulları

Temiz PA12'ye ilişkin sonuçlar daha önceki bu blog yazısında ayrıntılı olarak ele alınmıştı!

Kristalleşme davranışındaki değişiklikler

Şekil 2'de, 4 numunenin tamamı için¹. ısıtma ve soğutma sonuçları gösterilmektedir. Görülebileceği gibi, pikErime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime sıcaklığı dolgu maddelerinin eklenmesinden etkilenmemektedir (Alandaki fark, değişen dolgu maddesi içerikleriyle ilgilidir ve bu grafikte normalize edilmemiştir).

Bununla birlikte, pik KristalleşmeKristalleşme, kristallerin oluşumu ve büyümesi sırasında sertleşmenin fiziksel sürecidir. Bu işlem sırasında kristalleşme ısısı açığa çıkar.kristalleşme sıcaklığının yanı sıra kristalleşmenin başlangıcının artan dolgu içeriği ile daha yüksek sıcaklıklara kaydığı görülebilir.

Pik, saf malzeme için 145,8°C'den sırasıyla %5 hacim bakır dolgu için 149,1°C'ye ve %10 hacim için 151,3°C'ye kaymıştır.

Dolgu maddelerinin çekirdeklenme bölgeleri olarak hareket ettiği ve kristalleşmeyi hızlandırdığı sonucuna varılabilir. Bu, işlem penceresinin biraz azalmasına yol açar ve işlem koşullarının selectiyonu sırasında dikkate alınması gerekir.

Benzer bir etki, cam ve karbon elyaflar için birinci sınıf pompa ve pompa sistemleri sağlayıcısı olan WILO SE tarafından da gözlemlenmiştir. Vaka çalışmasını buradan okuyun!

Kristalleşme davranışının daha iyi anlaşılması

İzotermal KristalleşmeKristalleşme, kristallerin oluşumu ve büyümesi sırasında sertleşmenin fiziksel sürecidir. Bu işlem sırasında kristalleşme ısısı açığa çıkar.kristalleşme davranışı üzerine yapılacak ilave çalışmalar bu davranışı daha iyi anlamak için faydalı olabilir. Ölçüm prosedürünün ayrıntılı bir açıklaması burada doldurulmamış PA12 tozu için verilmiştir.

LKT'deki researcekibi, bakır dolgulu numuneler üzerinde 165°C'de bu ek İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal çalışmaları gerçekleştirmiş veKristalleşmeKristalleşme, kristallerin oluşumu ve büyümesi sırasında sertleşmenin fiziksel sürecidir. Bu işlem sırasında kristalleşme ısısı açığa çıkar. kristalleşme yarı süresinin dolgu maddesi ilavesi nedeniyle azaldığını tespit ederek çekirdeklenme etkisini daha da doğrulamıştır. Çalışmanın tamamına buradan ulaşabilirsiniz [Açık Erişim]!

Polimer Teknolojisi Enstitüsü (LKT) Hakkında

arcPolimer Teknolojisi Enstitüsü, Erlangen-Nürnberg Friedrich-Alexander Üniversitesi'ne bağlı akademik bir enstitüdür.arcKatmanlı Üretim alanında liderlerden biridir; özellikle SLS.arcDiğer ana araştırma alanları arasında Hafif Tasarım ve FRP, Malzemeler ve İşleme, Birleştirme Teknolojisi ve Triboloji yer almaktadır. Bu araştırmaarch odaklarına ek olarak, enstitü ayrıca Dolgu Malzemesi Bileşimi, İşleme ve Uygulamaların Simülasyonu, Radyasyon Çapraz Bağlı Termoplastikler, Nazik İşleme ve daha birçok disiplinler arası konu üzerinde çalışmaktadır.

Kaynaklar

[1] Lanzl, L., Wudy, K., Greiner, S., Drummer D., Selective Bakır Dolgulu Poliamid 12'nin Lazer Sinterlemesi: Toz Özellikleri ve Proses Davranışının Karakterizasyonu, Polimer Kompozitler, s. 1801-1809, 2019.