Rosja: Badacze sprawdzają problem porowatości w druku 3D

Obecnie naukowcy z Rosyjskiej Akademii Nauk znaleźli sposoby na ulepszenie druku 3D, opisane w "Poprawa jakości drukowanych obiektów 3D poprzez eliminację mikroskopijnych wad strukturalnych w modelowaniu osadzania topionego", autor: Evgeniy G. Gordeev, Alexey S. Galuszk i Valentine P. Ananikow. Problemy z porowatością są przyczyną wielu niepowodzeń w drukowaniu 3D FDM, pomimo ich przydatności w wielu różnych zastosowaniach, takich jak medycyna, biochemia, inżynieria, nauki chemiczne i wiele innych. Problemy ze strukturalną słabością i porowatością często utrudniają drukowanie FDM 3D, czy to tylko w prototypowaniu, czy w innych procesach produkcyjnych.

Oceniając druk 3D FDM, zespół badawczy używał materiałów takich jak PLA, ABS, PETG, PP, nylon (poliamid) i nylon wypełniony węglem podczas badania:

Optymalizując szybkość podawania i strukturę, naukowcy byli w stanie znacząco poprawić jakość druku 3D - nawet przy bardziej podstawowym sprzęt i materiały. Oceniając, wydrukowali za pomocą Picaso 250 Designer Pro (PICASO 3D) z dyszą o średnicy 0,3 mm, tworząc obiekty takie jak cylindry, stożki, kulki, piramidy i sześciany - z których wszystkie przeprowadzili liczne eksperymenty. < p> "Okazało się, że w standardowych warunkach obiekty cylindryczne miały minimalną liczbę porów i najlepszą jakość druku 3D" - stwierdzili badacze. "Stożkowe obiekty miały większe pory równomiernie rozłożone na powierzchni. Dla kształtu kulistego największą liczbę porów zaobserwowano w obszarze biegunów leżących na osi prostopadłej do płaszczyzn warstw, podczas gdy obszar równikowy zachował nieprzepuszczalność. "

" Kombinacja cylindryczna i stożkowe kształty w jednym przedmiocie skutkowały równomiernym rozkładem niewielkiej liczby porów w ściance cylindrycznej części i znacznie większą liczbą porów w stożkowej części. W produktach o płaskich powierzchniach (np. Piramidka sześciokątna i sześcian), najbardziej porowate obszary znajdowały się na krawędziach, czyli w sąsiedztwie stawów między twarzami. Obserwowaną zależność porowatości od kształtu geometrycznego lub jego specyficznego obszaru wyjaśniono przez odpowiednie różnice w sposobie pozycjonowania warstwy: w wyrobach sześciennych i cylindrycznych warstwy układają się dokładnie jeden nad drugim, więc kontakt między warstwami jest najbardziej efektywny. W produktach stożkowych warstwy są ułożone z pewnym przesunięciem, to znaczy krokowo, co powoduje, żekontakt między warstwami jest mniej efektywny. "

Zespół stwierdza, że ​​odkrył" krawędzie i wierzchołki ", aby mieć więcej wad niż inne kształty w eksperymentach.

" Wśród kształtów o gładkich konturach, stożkowe i kuliste elementy o nieregularnej krzywiźnie są najbardziej wrażliwe, podczas gdy płaskie i cylindryczne powierzchnie są najbardziej odporne na tworzenie się porów ", stwierdzili badacze.

Naukowcy odkryli również, że cienkościenne obiekty stają się" nie do utrzymania " pod względem szczelności. Odwrócenie go za pomocą grubszych ścianek pozwoliło na uzyskanie mniejszej ilości porów i lepsze wyniki w druku 3D:

"Dlatego, aby zminimalizować porowatość, prawidłowe wypełnienie przestrzeni wewnętrznej powinno być dodatkowo kontrolowane przez weryfikację sugerowanego kodu G przez oprogramowanie slicer. Im bardziej jednorodna jest warstwa pośrednia ściany, tym bardziej nieprzepuszczalna będzie ścianka produktu, ponieważ wszystkie szwy będą odpowiednio izolowane od siebie. "

Przepuszczalność została znacznie zmieniona przez następujące warunki:

"Na właściwości produktu może mieć wpływ konstrukcja podajnika, obecność / brak zamkniętej obudowy, tryb ogrzewania platformy roboczej, system chłodzenia wytłaczarki itd.", podsumowali badacze. "Mimo to, przy właściwej optymalizacji warunków drukowania, komercyjne drukarki stacjonarne 3D mogą być odpowiednie do produkcji szczelnych pojemników do różnych zastosowań. Proponowana procedura oceny jakości umożliwia stopniową poprawę jakości drukowanych obiektów 3D poprzez eliminację wad strukturalnych. "