Zmniejszenie wysokiej porowatości i poprawa właściwości uszczelniających w druku 3D opartym na ekstruzji

Drukowanie 3D nadal rozwija się w szybkim tempie, podobnie jak materiały wykorzystywane do drukowania trójwymiarowego i części do wielu różnych branż. Technologie druku 3D oparte na wytłaczaniu, takie jak modelowanie topionego stopu (FDM), są jednymi z najpopularniejszych metod, ale aby jakość tych wydrukowanych w 3D części pozostała stała, musimy znaleźć sposób na zmniejszenie wysokiej porowatości i słabe uszczelnienie właściwości.

Jeśli ściany twojego druku nie są wystarczająco grube, może wystąpić wypaczenie, co oczywiście nie jest tym, na co masz nadzieję w udanym druku. Według zespołu badawczego Zelinsky Institute, skuteczne uszczelnianie płynów i gazów "jest niezbędnym wymogiem do projektowania urządzeń wykorzystywanych w badaniach, przemyśle i różnorodnych praktycznych zastosowaniach."

Naukowcy Evgeniy G. Gordeev , Alexey S. Galushko i Valentine P. Ananikov właśnie opublikowali pracę zatytułowaną "Poprawa jakości wydrukowanych obiektów 3D poprzez eliminację mikroskopijnych wad strukturalnych w modelowaniu osadzania topionego", co wyjaśnia ich najnowsze badania. < p> Streszczenie brzmi: "Produkcja dodatków z użyciem modelowania osadzania topionego (FDM) jest obecnie zoptymalizowana dla szerokiego zakresu zastosowań badawczych i komercyjnych. Główną wadą produktów wytwarzanych na bazie FDM jest ich niska jakość i wady strukturalne (porowatość), które stanowią przeszkodę w wykorzystywaniu ich w funkcjonalnym prototypowaniu i bezpośrednim cyfrowym wytwarzaniu przedmiotów przeznaczonych do kontaktu z gazami i cieczami. W tym artykule opisano proste i wydajne podejście do oceny jakości drukowanych obiektów 3D. Stosując to podejście pokazano, że przepuszczalność ścian drukowanego obiektu zależy od jego kształtu geometrycznego i stopniowo zmniejsza się w następującej serii: cylinder> sześcian> ostrosłup> kula> stożek. Szybkość podawania włókien, geometria ścianek i struktura ścian określona przez G zostały uznane za podstawowe parametry, które mają wpływ na jakość produktów drukowanych w 3D. Optymalizacja tych parametrów doprowadziła do ogólnego wzrostu jakości i poprawy właściwości uszczelniających. Wykazano, że wysokiej jakości drukowane obiekty 3D można uzyskać przy użyciu rutynowo dostępnych drukarek i standardowych żarówek. "

Zespół wykorzystał drukarkę 3D Picaso Designer PRO 250 3D do drukowania obiektów 3D, wykorzystując materiał PLA, różne kształty, takie jak sferyczne, piramidalne, cylindryczne i stożkowe, a następnie analizowane obiekty. Opracowali eksperyment, aby ocenić jakość wydrukowanego 3Dprodukty, które rozpoczęto od podłączenia ich elastyczną rurą do sprężarki powietrza.

Następnie przedmioty umieszczono w przezroczystym, wypełnionym wodą szklanym pojemniku, po czym przez rurkę naniesiono niskie wewnętrzne ciśnienie gazu. To spowodowało, że bąbelki emanowały z porów obiektów, które następnie przenikały jego ściany.

"Natężenia i gęstości strumieni pęcherzyków odpowiadały odpowiednio wymiarom liniowym i gęstościom porów" - czytamy w artykule . "Im większa średnica porów, tym intensywniejsze jest powstawanie pęcherzyków powietrza w tym otworze. Gęstość ilościowa pęcherzyków powietrza na powierzchni zadrukowanej części odpowiada gęstości kanałów przelotowych wewnątrz ściany. "

Takie podejście może być stosowane na wszystkich obiektach, niezależnie od kształtu, i uczyło Naukowcy stanowią cenną lekcję: przepuszczalność ściany drukowanej obiektu 3D jest bardzo zależna od jej kształtu geometrycznego, nawet bardziej niż temperatura wytłaczania lub rodzaj stosowanego polimeru.

Artykuł kończy się stwierdzeniem: "Obecne badania pokazują że druk 3D nadaje się do produkcji gotowych i funkcjonalnie spójnych produktów o dobrych właściwościach uszczelniających z szerokiej gamy polimerów, nawet przy użyciu niedrogich osobistych drukarek 3D. Oczywiście każdy konkretny przypadek produkcji poprzez drukowanie 3D może wymagać oddzielnej optymalizacji parametrów, szczególnie przy zmianie modelu drukarki 3D lub materiału filamentowego. Na właściwości produktu może mieć wpływ konstrukcja podajnika, obecność / brak zamkniętej obudowy, tryb ogrzewania platformy roboczej, system chłodzenia wytłaczarki itp. Mimo to, przy właściwej optymalizacji warunków drukowania, komercyjne drukarki 3D na komputer stacjonarny mogą być odpowiednie dla produkcja zamkniętych pojemników do różnych zastosowań. Proponowana procedura oceny jakości pozwala na stopniową poprawę jakości drukowanych obiektów 3D poprzez eliminację defektów strukturalnych. "

W miarę jak badania Rosyjskiej Akademii Nauk coraz częściej badają aspekty druku 3D, takie wysiłki będą kontynuowane przyczynić się do globalnego zrozumienia technologii dodatków.