Mae Gweithgynhyrchu Ychwanegion (AM), y cyfeirir ato'n gyffredin fel argraffu 3D, yn dod yn fwyfwy poblogaidd fel techneg prototeipio hyfyw a chydrannau hynod addasedig o strwythurau cymhleth.
Effeithiau trin gwres rhannau metel 3D
Mae rhannau printiedig metel 3D yn aml yn gofyn am gam triniaeth wres ar ôl gwneuthuriad. Mae'n lleihau'r straen mewnol a ffurfiwyd yn ystod gweithgynhyrchu a gall newid microstrwythur y rhan. Mae'r newid microstrwythurol hwn yn newid priodweddau penodol megis caledwch, caledwch, ac ati. Yn eu plith, un dull o ddwysáu rhannau metel printiedig 3D yn drylwyr i leihau mandylledd yw gwasgu isostatig poeth (HIP).
Mae'r broses HIP yn gofyn am osod y cynnyrch gorffenedig 3D mewn llestr pwysedd ac yna ei lenwi â nwy anadweithiol, fel arfer argon. Mae'r pwysau yn cynyddu'n barhaus a gall fod yn fwy na chryfder cynnyrch y gydran wrth gynnal tymheredd uchel. Gyda diffodd cyflym, mae'r broses HIP fwy cymhleth yn defnyddio cyfraddau oeri a gwresogi addasadwy a lefelau pwysau i diwnio ansawdd a phriodweddau tynnol rhannau wedi'u peiriannu yn union.
Beth mae triniaeth wres yn ei wneud ar gyfer rhannau polymer 3D wedi'u hargraffu?
Gellir gwneud amrywiaeth eang o geometregau cymhleth yn union trwy argraffu 3D, fodd bynnag, mae ganddo un anfantais fawr, sef yr angen am ôl-brosesu thermol. Mae gan y rhannau printiedig 3D hyn briodweddau mecanyddol gwael o'u cymharu â rhannau a gynhyrchir trwy fowldio chwistrellu. Gall adlyniad annigonol rhwng ffilamentau wedi'u gorchuddio a haenau wedi'u pentyrru arwain at briodweddau mecanyddol gwael cydrannau printiedig 3D.
Mae'r ymchwil diweddaraf, a gyhoeddwyd yn y cyfnodolyn Polymers, yn canolbwyntio ar wella priodweddau mecanyddol, yn enwedig cryfder tynnol a chywasgol. Defnyddiodd yr ymchwilwyr ffilamentau PETG â diamedr o 1.75 mm ar gyfer yr astudiaeth. Dangosodd y canlyniadau fod cryfder tynnol y cydrannau polymer 3D-argraffwyd wedi cynyddu'n sylweddol ar ôl triniaeth wres. O ganlyniad, roedd gan y rhannau a driniwyd â gwres gryfder tynnol eithaf da, gyda'r rhannau a gafodd eu trin yn llawn yn dangos cryfder 41.1 y cant yn uwch yn y cyfeiriad llorweddol na'r sampl heb ei drin a 143.9 y cant yn uwch yn y cyfeiriad fertigol na'r rheolaeth. Dangosodd profion cywasgu dinistriol gynnydd sylweddol mewn gwerthoedd cryfder cywasgol ar gyfer y sbesimenau wedi'u trin â gwres, gyda straen cywasgol mor uchel â 118 MPa. Datgelodd yr astudiaeth hon yn llwyddiannus effaith gadarnhaol triniaeth wres ôl-wneuthuriad o ddeunyddiau polymer.
△ Dull enghreifftiol o gryfder cywasgol
Trin Gwres Rhannau Polypropylen Argraffedig 3D ar gyfer Systemau Gwactod
Mae'r ymchwil diweddaraf yn y Journal of Manufacturing and Materials Processing yn ymchwilio i ymarferoldeb cymhwyso proses trin gwres i amgáu polypropylen wedi'i argraffu 3D o dan amodau gwactod. Mae astudiaethau wedi canfod bod triniaeth wres yn effeithiol iawn ar gyfer y broses becynnu.
Troshaenodd yr ymchwilwyr y rhan a argraffwyd ar fewnlenwi 98 y cant a'i selio ar ôl triniaeth wres am 15 iteriad, gyda chyfartaledd o 0.4 m Torr a chyfwng hyder 95 y cant o 0.2 m Torr. Canfu'r astudiaeth lwyddiant gan ddefnyddio gwn gwres 400 gradd , 55-i selio arwynebau sy'n sensitif i wactod, gan gynyddu'r pwysau gwactod lleiaf a gyflawnwyd.
△Y pwysau terfynol a gyflawnwyd cyn ac ar ôl gwresogi a'r cyfwng hyder o 95 y cant ar gyfer pob canran gorgyffwrdd llenwi
A yw triniaeth wres yn effeithio ar sefydlogrwydd dimensiwn cydrannau printiedig 3D?
Cyhoeddodd yr ymchwilwyr astudiaeth yn Cyfansoddion Rhan A yn archwilio effaith triniaeth wres ar sefydlogrwydd a phriodweddau tynnol cyfansoddion wedi'u hatgyfnerthu â ffibr carbon parhaus (CCF) wedi'u hargraffu 3D. Defnyddiwyd newidiadau morffolegol a gwasgariad yr haenau printiedig i werthuso sefydlogrwydd dimensiwn y samplau. Mae technoleg argraffu 3D yn seiliedig ar ddull saernïo ffilament ymdoddedig (FFF) a elwir yn saernïo ffilament parhaus (CFF).
C-CCFRC a S-CCFRC yw'r enwau a ddefnyddir ar gyfer samplau wedi'u gwella â haenau CCF crynodedig a gwahanu, yn y drefn honno. Ar ôl triniaeth wres ar 100 gradd a 150 gradd, roedd CCFRCs yn arddangos eiddo tynnol rhagorol, er bod sefydlogrwydd dimensiwn yn well ar 100 gradd, yn enwedig ar gyfer S-CCFRC. Cynyddodd crisialu matrics o 17.42 y cant yn y sampl heb ei drin i 22.76 y cant yn y sampl 100 C wedi'i drin â gwres, cynnydd o 30.65 y cant. Canfu'r astudiaeth hefyd fod triniaethau gwres ar 100 gradd a 200 gradd yn lleihau athreiddedd y sbesimenau. Mae tuedd athreiddedd is y matrics ar ôl triniaeth wres yn gymesur â'i sifft maint. Felly, mae triniaeth wres hyd at 100 gradd yn gwella sefydlogrwydd dimensiwn y samplau yn fawr.
△ Diagramau dadffurfiad thermol o CCFRC gyda gwahanol ddosbarthiadau rhif haen: (a) C-CCFRC a (b) S-CCFRC cyn triniaeth wres; (c) C-CCFRC a (d) S-CCFRC ar ôl triniaeth wres ar 200 gradd am 4 awr.
Effaith triniaeth wres ar rannau PLA?
Mae Modelu Dyddodiad Cyfun (FDM) yn dechneg gweithgynhyrchu ychwanegion poblogaidd, a PLA yw'r deunydd a ddefnyddir fwyaf. Yn eu hastudiaeth ddiweddaraf, a gyhoeddwyd yn Polymers, gwerthusodd yr ymchwilwyr berfformiad rhannau PLA trwy 3-brofion plygu pwyntiau ar ôl triniaeth wres a thrwy amrywio cyfeiriadedd adeiladu, trwch haen, a chyflymder.
Defnyddiodd yr ymchwilwyr ffilamentau PLA â diamedr o 1.75 mm. Cyfluniad gwneuthuriad xz, tymheredd ffroenell o 190 gradd i atal torri sbesimen, a'r paramedrau argraffu gorau posibl yw cyflymder o 90 mm/s a thrwch haen o 0.3 mm. Dangosodd ôl-driniaeth thermol o 75 gradd ar samplau a luniwyd gan ddefnyddio'r gosodiadau hyn gynnydd mewn straen plygu. Yn olaf, mae'r canlyniadau'n dangos nad yw dadffurfiad elastig ac adferiad yn ystod triniaeth wres yn cyfyngu'n sylweddol ar yr uchafswm grym. Mae'r ymchwil yn dangos y gall orthoses gael eu hargraffu'n fflat 3D ac yna eu troelli i gyd-fynd â'r rhan o'r corff dynol a ddymunir.
Ar y cyfan, mae triniaeth wres yn helpu i wella priodweddau mecanyddol, sefydlogrwydd dimensiwn, a phriodweddau optegol rhannau printiedig 3D.