Porównanie drukarek 3D do druku 3D i formowania wtryskowego próbek PLA

Prace koncentrują się na poprawie mechanicznych właściwości rozciągania próbek wydrukowanych w 3D i zbadaniu wpływu procesu na właściwości reologiczne i termiczne. W szczególności naukowcy zwracają uwagę na kolejność drukowania trójwymiarowych próbek, drukowanych w partii lub pojedynczo.

Naukowcy wykorzystali PLA zarówno do wydrukowanych w 3D, jak i formowanych wtryskowo próbek. Analizę termograwimetryczną (TGA) przeprowadzono na próbkach, podobnie jak analizę kalorymetryczną. Dla porównania stworzono dwa zestawy próbek, a wydrukowane próbki 3D wydrukowano na drukarce 3D Ultimaker 2.

"Wpływ kąta rastra (kierunek rastra w stosunku do kierunku obciążenia obciążenia) , orientację konstrukcyjną (poziomą lub pionową) i kolejność drukowania właściwości mechanicznych PLA zostały zbadane "- stwierdzają naukowcy. "Domyślne części FDM w Ultimaker2 zostały wykonane z rastrem krzyżowym, w którym orientacja perełek zmieniła się z + 45 ° na -45 ° z warstwy na warstwę. Ponieważ oprogramowanie FDM domyślnie obsługuje ten raster, orientację tę można uznać za orientację [0 ° / 90 °], jeśli część została obrócona o 45 °. "

Próbki Dumbell zostały wydrukowane w trzech różnych orientacjach. Próbki X zostały zbudowane poziomo z orientacją rastra 45 ° / + 45 °, # próbki zostały zbudowane poziomo z orientacją rastra 0 ° / + 90 °, a próbki H zostały wykonane pionowo z orientacją rastra 0 ° / + 90 °. Pierwszy zestaw próbek, składający się z 15 wydruków, został wyprodukowany jednocześnie, podczas gdy drugi zestaw został wyprodukowany jeden po drugim. Następnie wykonano pomiary reologiczne i próby rozciągania.

Przed wykonaniem testów mechanicznych próbki zostały zważone.

"Były trzy różne wartości ciężaru; próbki produkowane metodą formowania wtryskowego wykazały wyższą masę w porównaniu z próbkami wyprodukowanymi przez FDM (1,5 g) - kontynuują naukowcy. "Wydrukowane próbki FDM jednocześnie wykazały najniższą wartość ciężaru (1,41 i 1,38 g), a próbki FDM drukowane indywidualnie wykazały umiarkowaną masę (1,44 i 1,42 g). Ta różnica w wadze między próbkami 3D może być wyjaśniona przez dyfuzję międzycząsteczkową na styku warstw włókien. " CD3D .

Ponieważ waga próbek była różna, wpłynęły również na właściwości mechaniczne.

"Można zauważyć, że formowane wtryskowopróbki mają najwyższy moduł sprężystości przy rozciąganiu (1580 MPa), z dużym odchyleniem standardowym (± 130) ze względu na heterogenną degradację termiczną między różnymi próbkami "- dodają naukowcy. "Jednocześnie wydrukowane próbki osiągnęły maksimum 1110 MPa dla # -PLA, podczas gdy dla X-PLA zarejestrowano minimum 984 MPa. Może to być związane z faktem, że dla próbek drukowanych pod kątem rastra 0 ° / 90 ° włókna były zorientowane równolegle do kierunku obciążenia, tworząc najsilniejsze próbki. W próbkach wydrukowanych pod kątem -45 ° / + 45 ° pomiędzy wydrukowanymi elementami mikrostrukturalnymi a kierunkiem obciążenia był skończony kąt. "

PLA ma niską stabilność termiczną, więc podczas formowania wtryskowego próbki były przedmiotem do poważnej degradacji termicznej. Próbki wydrukowane w 3D nie doznały takiego samego losu z powodu krótkiego czasu, w którym włókno znajdowało się w dyszy. Naukowcy odkryli, że próbki drukowane pojedynczo 3D mają lepsze właściwości mechaniczne niż wydruki 3D jednocześnie.

"W tym samym czasie próbki o kącie rastra 0 ° / 90 ° wykazywały lepsze właściwości niż próbki wyprodukowane kąt rastrowy wynoszący -45 ° / + 45 ° "- podsumowują naukowcy. "Pionowo drukowane próbki o kącie rastra 0 ° / 90 ° wykazują interesujące wyniki, ale próbki te wymagają wsparcia podczas produkcji, a następnie wymagają postprocessingu z powodu wygenerowanego zadziorów."

Autorzy artykułu obejmują Haroutioun Askanian, Daniel Muranaka de Lima, Sophie Commereuc i Vincent Verney.