Naukowcy pracują nad poprawą właściwości PLA poprzez obróbkę termiczną

PLA jest jednym z najczęściej używanych materiałów do drukowania 3D, ale nie bez problemów. Według grupy naukowców w artykule zatytułowanym "Termiczna obróbka termiczna kwasu polimlekowego w topionym procesie osadzania" wytrzymałość mechaniczna PLA zależy od prawidłowego wzrostu jej struktury półkrystalicznej, która może być poważnie osłabiona przez niski poziom szybkość krystalizacji, szczególnie w drukarkach 3D typu open source. Może to być dodatkowo pogorszone przez nierównomierny rozkład ciepła, który powoduje niewłaściwe utwardzanie się wśród wytłaczanych kulek PLA.

Naukowcy opisują, w jaki sposób eksperymentowali w celu poprawy szybkości utwardzania "poprzez zmienne temperatury w trakcie procesu leczyć stawy między koralikami. "Do swojej pracy używali otwartej drukarki UP02 3D. Ponieważ drukarka nie jest wyposażona w ogrzewaną komorę, naukowcy umieścili ją w aluminiowym pudełku z zawiasową pokrywką, aby kontrolować temperaturę. Na czterech ścianach skrzyni zainstalowano cztery indukcyjne poduszki grzewcze, a także zainstalowano wentylator, aby przepuścić gorące powietrze. Zainstalowano osiem czujników monitorujących temperaturę i za pomocą pętli PID temperatura wewnątrz była kontrolowana do określonych poziomów.

Ta konfiguracja nie działała jednak dobrze, ponieważ filament był podgrzewany przed wejściem do głowicy wytłaczarki i powodował zapychanie. Próbowali częściowo otworzyć pokrywę pudła, ale nie było to wystarczające rozwiązanie.

"W trzeciej próbie zaprojektowano akrylową pokrywę, która miała pionowe krawędzie wystające w dół i owinięcie wełną mineralną w otworze zapobiec cyrkulacji ciepłego powietrza wokół głowicy drukującej "- wyjaśniają naukowcy. "Ale ten projekt również zawiódł ze względu na splątanie włókien wełny mineralnej w wentylatorze."

W końcu umieścili drukarkę 3D wewnątrz żeliwnego pudełka pozostawiając głowicę drukującą na zewnątrz. Pudełko było pokryte wełną mineralną i zewnętrznym akrylowym pudełkiem. Pętla PID została użyta do kontrolowania temperatury, a osiem czujników temperatury zamontowano na wewnętrznych ściankach i odczytano przez mikrokontroler Arduino.

"Program opracowany w C-Sharp był używany do ustawiania temperatury i monitorowania postęp systemu ogrzewania w zamkniętej pętli "- kontynuują naukowcy. "Ten układ może automatycznie utrzymywać żądaną temperaturę wewnątrz pudła z dokładnością ± 2 ° C. Temperaturę pudełka zmierzono za pomocą termometru wysokotemperaturowego (CEM DT-8869H), stosując termoelement typu K w celu ilościowego określeniadokładność pomiaru czujników temperatury LM317. "

Próbki testowe były drukowane i wyprowadzane z komory grzewczej w dwóch fazach.

" Fazę 1 przeprowadzono w temperaturze pokojowej i 0,2 mm grubość warstwy (stała). 23 pełna ANOVA czynnikowa została użyta w fazie 1 do zbadania i wybrania istotnych parametrów jako zmiennych i nieistotnych parametrów jako stałych dla Fazy 2, "stwierdzają naukowcy. "Fazę 2 przeprowadzono z trzema schematami ogrzewania (przypadki 1 do 3) i przy różnych grubościach warstw (0,2 mm i 0,4 mm)."

Między próbkami wydrukowanymi zi bez podgrzanych zaobserwowano kilka różnic mechanicznych. komory.

"Przeprowadzono analizę różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) w celu dalszego zbadania wpływu obróbki cieplnej w trakcie procesu, szczególnie w przypadku 1 w wysokich temperaturach", podsumowują naukowcy. "Termogramy DSC wykazały znaczną poprawę krystalizacji w próbkach poddanych obróbce w procesie. Stosując FTIR, potwierdziliśmy również poprawę stabilności termicznej drukowanych próbek poprzez intensywność wysokiej absorpcji. "

Autorami publikacji są Muhammad Harris, Johan Potgieter, Richard Archer i Khalid Mahmood Arif.