University of Texas Thesis poprawia wytrzymałość na rozciąganie części FDM poprzez wyżarzanie i nacisk

„Nieodłączny niedobór słabej wytrzymałości na rozciąganie” jest często powodowany przez słabe interfejsy polimerowe o niewystarczających właściwościach mechanicznych w kierunku płaszczyzny z.

„Ten brak właściwości mechanicznych jest spowodowany słabym Inter - łączenie laminarne w sąsiednich warstwach części FDM, co prowadzi do ogólnego zmniejszenia wytrzymałości części ”, stwierdza Rane. „W celu zwiększenia wykorzystania części FDM w rzeczywistych zastosowaniach inżynierskich, a nie tylko w renderingach artystycznych, ogólna anizotropia części musi zostać zmniejszona przy jednoczesnym zwiększeniu wytrzymałości.”

Jako badacz badał wyżarzanie termiczne, i wyżarzanie termiczne z jednokierunkowym ciśnieniem mechanicznym w kierunku Z, ogólnym celem Rane'a było ustalenie, jak ogólnie zwiększyć siłę wiązania między koralikami, drukowanie 3D różnych próbek w ABS i testowanie ich w różnych zakresach temperatur i gradientach ciśnienia. Zbadał także długości wiązań i wynikające z nich skutki dla wytrzymałości na rozciąganie.

Druk 3D FDM został wybrany jako metoda testowania ze względu na jego rosnącą popularność w dzisiejszym nurcie, którą Rane przypisuje prostocie i przystępności - wraz z wykorzystanie ABS jako materiału, ze względu na jego potencjał w tak wielu zastosowaniach. Jego badania koncentrują się dalej na przyczynach problemów z częściami FDM, ale także na tym, jak silnie wpływają na nie parametry wybrane przez użytkownika. Rane stwierdza, że ​​takie parametry odegrały dużą rolę w jego badaniu, zwłaszcza, że ​​pozwoliły na porównanie ustawień i drukowanie. Zwrócono również uwagę na wypełnienie procentów i wzorów, ponieważ są one ściśle związane z siłą. Rane podkreśla, że ​​powoduje to również wiele ograniczeń, a jednym z głównych problemów jest to, że części FDM często tracą znacznik w porównaniu z częściami produkowanymi konwencjonalnie - jak w przypadku formowania wtryskowego. Braki w druku 3D FDM odnoszą się do wciąż trudnych problemów z porowatością, ale także bardziej precyzyjnie, niedoskonałych linii spawów. Naukowiec twierdzi, że realistycznie rzecz biorąc, techniki wytwarzania części FDM muszą zostać znacznie ulepszone, zanim będą mogły być poważnie uznane za części do ostatecznego wykorzystania CD3D . p>

Dalej bada tworzenie i siłę wiązań, a także różne stopnie intymnego kontaktu między częściami, gojenie termoplastyczne, dlaczego łańcuchy polimerowe zostają odłączone, ijak temperatura wpływa na lepkość.

Części zostały przetestowane przy użyciu niestandardowych próbek.

„Części zostały wydrukowane przy użyciu dwóch różnych zestawów parametrów drukowania: wysokich i niskich ustawień, aby zbadać wpływ ciepła leczenie obu zestawów parametrów druku. Wartości temperatury, czasu i zastosowanego ciśnienia podczas obróbki cieplnej były zróżnicowane, aby uzyskać szczegółowe badanie porównawcze i korelację między danymi zmiennymi a wzrostem ostatecznej wytrzymałości na rozciąganie. ”

„ Widok przekroju poprzecznego części uzyskano pod mikroskopem w celu zbadania zmian w mezostrukturze części po obróbce końcowej. Daje nam to środki do wyjaśnienia wzrostu siły w oparciu o widoczne zmiany fizyczne w mezostrukturze. ”

Każda próbka została wydrukowana indywidualnie. Rane stwierdził, że pozwoliło to na maksymalne wiązanie międzywarstwowe, a także zmniejszenie gradientu termicznego. Próbki Dogbone były testowane za pomocą niestandardowej aluminiowej oprawy mającej na celu uniknięcie deformacji, wraz z dostarczeniem niezbędnego ciśnienia w kierunku budowy. Podsumowując, Rane odkrył, że wyższe temperatury i dłuższa ekspozycja na ciepło zapewniają lepszą wytrzymałość na rozciąganie, wraz ze zwiększoną ciągliwością.

„Chociaż wyżarzanie termiczne i ciśnienie jednoosiowe powodują zwiększenie wytrzymałości części, parametry drukowania odgrywają istotną rolę w określaniu początkowych właściwości mechanicznych części. Gdy części są wytwarzane z wyższymi wartościami natężenia przepływu i temperatury wytłaczania, wykazują znacznie wyższe właściwości mechaniczne w porównaniu z częściami drukowanymi z ustawieniem poniżej standardu ”, podsumowali naukowcy. „W ten sposób, kontrolując parametry drukowania i stosując odpowiednie wartości temperatury i ciśnienia, możemy zaobserwować znaczny wzrost wytrzymałości części FDM.”