SLS Süreçlerini Simüle Etmek için Özgül Isı Kapasitesinin Ölçülmesi

SLS (Select ive Lazer Sinterleme) işlemi sırasında, önceden eritilmiş katmanlar, sinterlenmemiş tozla çevrili toz yatağında kaybolur. Bu nedenle, alt katmanlardaki sıcaklık alanı hakkında bilgi ölçmek zordur. Bu nedenle, SLS sürecini modellemek ve simüle etmek için önemli çabalar sarf edilmiştir. Bunun için gerekli olan iki nicelik, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak özgül ısı kapasitesi (_{Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp}) ve termal iletkenliktir (k). Dolgu maddeleri eklendiğinde, sadece KristalleşmeKristalleşme, kristallerin oluşumu ve büyümesi sırasında sertleşmenin fiziksel sürecidir. Bu işlem sırasında kristalleşme ısısı açığa çıkar.kristalleşme oranını değiştirmekle kalmaz, aynı zamanda _{Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp} ve k'deki değişiklik nedeniyle daha yüksek bir yapı sıcaklığı gerektirir.

Özgül ısı kapasitesi nasıl belirlenir?

Farklı malzemelerin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak özgül ısı kapasitesini belirlemek için Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) kullanılır. Isı kapasitesi, p basıncı sabit tutulurken 1 g maddenin sıcaklığını 1°C yükseltmek için gerekli ısı miktarı olarak tanımlanır. Isı iletim denklemi ile tanımlanır:

DIN EN ISO 11357-4 (ve ASTM E1269) uyarınca numune, ısı kapasitesi bilinen ikinci bir (referans) numuneye göre ölçülür. Tipik bir referans numune safir olabilir. Bu nedenle, bir deney ilgilenilen sıcaklık aralığında üç farklı çalışmadan oluşur. Birincisi iki boş tava ile yapılan tarama (referans), ikincisi safir numune içeren bir tava ile yapılan tarama (referans) ve son olarak aynı tip tavada gerçek numune (numune) ile yapılan üçüncü çalışmadır.

Numune sıcaklığının bir fonksiyonu olarak _Cp aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

SLS polimer toz numuneleri üzerinde _cp ölçümlerinin yapılması

Bu polimer tozu örneğinde, daha spesifik olarak PA12, ölçümler standarda uygun olarak bir NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix^® kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 25°C'ye kadar bir ilk soğutma adımından sonra, sıcaklık 10 K/dak hızla 215°C'ye yükseltilmiştir. İki farklı numune ölçülmüş ve ortalaması hesaplanmıştır. Tüm ölçüm koşulları aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:

Tablo 1: Ölçüm koşulları

Raporda yer alan analiz NETZSCH Proteus^® yazılımı Şekil 1'de gösterilmektedir. Erime zirvesi ve camsı geçiş ile üst üste bindirilmiş "görünür" özgül ısı kapasitesini göstermektedir.

_Cp verileri bu eğriden kolayca çıkarılabilir. Ancak, 90-190°C arasındaki sıcaklık aralığında, artan _{Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp} etkisi ile erimenin EndotermikBir örnek geçişi veya bir reaksiyon, dönüşüm için ısı gerekiyorsa endotermiktir.endotermik etkisi birbirine zıttır. Bu nedenle, erime aralığındaki değerler tipik olarak enterpole edilir. Burada gösterilen PA12 örneğinde, enterpolasyon grafikte gösterilen 90°C (2,348 J/gK) ile 200°C (2,7 J/gK) arasında yapılacaktır. Değerler daha sonra malzeme ve süreç simülasyonlarında, örneğin SLS sürecinde sıcaklık dosyalanması ve katılaşma için kullanılmak üzere dışa aktarılabilir. Verilerin bir başka uygulaması da Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite ve YoğunlukKütle yoğunluğu, kütle ve hacim arasındaki oran olarak tanımlanır. yoğunluk verilerinden termal iletkenliğin hesaplanmasıdır.