Czy wyższy klucz prędkości wytłaczania poprawia jakość części FDM?

Technologia druku 3D FDM jest wykorzystywana do coraz większej liczby wysokowydajnych aplikacji przemysłowych i naukowych, ponieważ materiały ewoluują, a włókna wykonane z PEEK, PEKK i innych materiałów wysokotemperaturowych stają się bardziej dostępne. Jednak druk 3D FDM ma wady, takie jak porowatość i słaba przyczepność, co powoduje niezadowalające właściwości uszczelniające. Skuteczne uszczelnianie gazów i cieczy jest konieczne dla przedmiotów wykorzystywanych w badaniach, przemyśle i innych zastosowaniach. W artykule zatytułowanym "Poprawa jakości wydrukowanych obiektów 3D poprzez eliminację mikroskopijnych defektów strukturalnych w modelowaniu osadzania topionego" grupa badaczy omawia łatwe sposoby oceny i poprawy jakości drukowanych obiektów 3D.

podczas eksperymentu naukowcy wykorzystali różne materiały do ​​drukowania w 3D kilku podstawowych kształtów: cylindra, stożka, kuli, połączonego cylindra i stożka, piramidy i sześcianu, przy użyciu drukarki Picaso 250 Designer Pro 3D. Aby ocenić jakość drukowanych obiektów 3D, opracowano specjalny system. Wydrukowane obiekty 3D zostały podłączone do kompresora powietrza za pomocą elastycznej rury i umieszczone w przezroczystym szklanym pojemniku wypełnionym wodą

"Lekkie wewnętrzne ciśnienie gazu podawane przez odgazowywane rury w postaci bąbelków pochodzących z wewnętrzne pory, które przenikały ścianę produktu "- wyjaśniają naukowcy. "Natężenia i gęstości strumieni pęcherzyków odpowiadały odpowiednio wymiarom liniowym i gęstościom porów. Im większa średnica porów, tym bardziej intensywne jest powstawanie pęcherzyków powietrza przez tę porę. Gęstość ilościowa pęcherzyków powietrza na powierzchni zadrukowanej części odpowiada gęstości kanałów przelotowych wewnątrz ściany. Ten eksperyment zapewniał zarówno wizualizację, jak i ocenę ilościową jakości druku 3D. Co ważne, opisane podejście miało zastosowanie do obiektów niezależnie od ich kształtu. "

Naukowcy zmienili kilka parametrów podczas drukowania obiektów 3D i odkryli, że porowatość zależy najsilniej od mnożnika wytłaczania.

"Mnożnik wytłaczania jest parametrem kontrolującym prędkość przepływu wytłaczanego, tj. objętość stopionego tworzywa sztucznego wytłaczanego przez dyszę w jednostce czasu" - kontynuują. "Technicznie wzrost mnożnika wytłaczania zwykle prowadzi do zwiększenia prędkości obrotowej przekładni w mechanizmie podawania drukowanej głowicy."

Niższymnożnik wytłaczania, im większa porowatość obiektów, odkryli. Opisują mnożnik wytłaczania jako wartość k, a przy k = 0,98 obiekty stają się całkowicie szczelne i nieprzepuszczalne. Było to prawdą niezależnie od użytego materiału; różne materiały to: PLA, ABS, nylon, nylon wzmocniony włóknami węglowymi, PETG i PP. Naukowcy powtórzyli eksperyment za pomocą drukarki 3D Designer X i stwierdzili, że wartości k nieznacznie się różniły w zależności od różnych wytłaczarek.

Porowatość obiektów zależy również od ich kształtu. W standardowych warunkach cylinder był najmniej porowaty, a stożkowe obiekty miały największe pory równomiernie rozmieszczone na ich powierzchni. Przy sześciokątnej piramidzie i sześcianie pory były najbardziej rozpowszechnione na krawędziach. Eksperymenty wykazały, że krawędzie i wierzchołki są najbardziej podatne na defekty.

Kolejny zestaw eksperymentów pokazał, że grubość ścianki i zmieniony kod G może również wpływać na przepuszczalność.

"... aby zminimalizować porowatość, właściwe wypełnienie przestrzeni wewnętrznej powinno być dodatkowo kontrolowane przez weryfikację kodu G sugerowanego przez oprogramowanie do dzielenia", stwierdzają naukowcy. "Im bardziej jednorodna jest warstwa pośrednia ściany, tym bardziej nieprzepuszczalna będzie ścianka produktu, ponieważ wszystkie szwy będą bezpiecznie izolowane od siebie."

Z przeprowadzonych eksperymentów wywnioskowali, że ściana grubość powinna umożliwiać wewnętrzne ukośne wypełnienie, że szwy dla każdej warstwy powinny być rozmieszczone w przypadkowych położeniach, a cylindryczne przedmioty są najłatwiejsze do wykonania nieprzepuszczalne. Ogólnie rzecz biorąc przy odpowiedniej manipulacji parametrami drukarki 3D na komputerach mogą być używane do tworzenia nieprzepuszczalnych obiektów, odpowiednich dla sprzętu laboratoryjnego i innych aplikacji.

Autorami artykułu są Evgeniy G. Gordeev, Alexey S. Galushko, i Valentine P. Ananikov.

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się swoimi przemyśleniami poniżej.