Badanie wykazało, jak wysokość warstwy wpływa na kolor filamentów drukowanych w 3D

Wyobraźcie sobie użycie tej samej drukarki 3D z identycznym materiałem PLA,ale produkują części o radykalnie różnych właściwościach wydajności, po prostu zmieniając wysokość warstwy lub zmieniając kolory włókienZjawisko to nie jest rzadkie w zastosowaniach FDM (Fused Deposition Modeling).W tym artykule analizowano, w jaki sposób te pozornie niewielkie czynniki - wysokość warstwy i kolor włókna - mogą znacząco wpływać na właściwości mechaniczne i dokładność wymiarową druków kwasu polimłotnego (PLA)., zapewniając wgląd w optymalizację parametrów druku 3D.

Produkcja dodatków (AM), powszechnie znana jako drukowanie 3D, szybko zmienia produkcję przemysłową." jego podstawowa zasada polega na konstruowaniu trójwymiarowych obiektów poprzez kolejne osadzanie materiałuW porównaniu z konwencjonalnymi metodami produkcji, takimi jak obróbka lub odlewanie, drukowanie 3D oferuje wyraźne zalety:

• Efektywność kosztowa i czasowa:Wyeliminowanie potrzeby narzędzi umożliwia bezpośrednią produkcję części z modeli CAD, znacząco zmniejszając koszty i czas realizacji.
• Złożoność geometryczna:Ułatwia wytwarzanie skomplikowanych projektów niemożliwych do osiągnięcia za pomocą tradycyjnych metod.
• Szybkie prototypowanie do produkcji:Bezproblemowe przejście od walidacji koncepcji do produkcji produktu końcowego.
• Ochrona materiału:Buduje komponenty warstwę po warstwie, minimalizując marnotrawstwo materiałów.

Korzyści te pobudziły powszechne stosowanie w sektorach przemysłowych, edukacyjnych, medycznych i konsumenckich, a prognozy rynkowe wskazują na trwały wzrost.

Wśród różnych technik drukowania 3D FDM wyróżnia się przystępnością cenową i prostotą obsługi.Depozytowanie stopionego materiału w precyzyjnych warstwach w celu utworzenia trójwymiarowych obiektówPLA pozostaje najpopularniejszym materiałem FDM ze względu na jego niską temperaturę topnienia, łatwość drukowania, minimalną toksyczność i odnawialne źródła.

Jakość produktu końcowego obejmuje dokładność wymiarową, deformację, odchylenie masy, porowatość,), a tekstura powierzchni zależy od licznych wzajemnie powiązanych zmiennych procesuW przeciwieństwie do konwencjonalnej produkcji, wytrzymałość części FDM jest określana raczej przez strukturę wewnętrzną niż właściwości materiału masowego.

Naukowcy zbadali wiele parametrów, w tym temperaturę druku, temperaturę płyty budowlanej, grubość warstwy, prędkość druku, orientację, kąt rasteru, wzór/gęstość wypełnienia,warunki przechowywaniaJednak specyfikacje materiału (kolor, średnica, producent) i zmienne urządzenia (środowisko otwarte/zamknięte) często nie otrzymują odpowiedniej uwagi w badaniach.

Wysokość warstwy - zazwyczaj ograniczona do połowy średnicy dyszy - stanowi jeden z najczęściej badanych parametrów FDM.Ten kompromis pomiędzy wydajnością produkcji a szczegółowym odtworzeniem wymaga starannego rozważenia.

Konsensus naukowy dotyczący wpływu wysokości warstwy na właściwości mechaniczne pozostaje podzielony.podczas gdy inni określają wysokość warstwy jako dominujący czynnik wpływający na ostateczną wytrzymałość na rozciąganie (UTS)Większość badaczy obserwuje zwiększenie UTS przy zmniejszonej wysokości warstwy, chociaż niektórzy zgłaszają odwrotne zależności lub optymalne przedziały pośrednie.

Różnice te prawdopodobnie wynikają z różnic w kombinacjach parametrów tworzących różne warunki termiczne, pogłębione przez szerokie zakresy wysokości warstwy (0,06 mm do 0,6 mm) w badaniach.

Badania badające wpływ koloru na właściwości mechaniczne PLA w różnych wysokościach warstw pozostają rzadkie.odzwierciedlające konwencjonalne założenia o jego nieistotnościProducenci zazwyczaj dostarczają identyczne dane materiałowe dla wszystkich kolorów PLA, jednak dodatki pigmentowe mogą zmieniać zachowanie termiczne, wpływając na przyczepność międzywarstwową i ostatecznie wydajność mechaniczną.

Pojawiające się dowody sugerują, że różnice UTS wynoszą do 31% między identycznie wydrukowanymi kolorowymi próbkami PLA.

Szeroko zakrojone badania potwierdzają znaczący wpływ wysokości warstwy na precyzję części PLA.Większość badań wykazała wyższą dokładność wymiarową przy zmniejszonej wysokości warstwy, chociaż odchylenia różnią się w zakresie osi X, Y i Z w zależności od orientacji budowy.

Jedno z najważniejszych badań korelowało prędkość druku (50-70 mm/s) i wysokość warstwy (0,10-0,20 mm) z dokładnością wymiarową zawartych prób.Chociaż wąski zakres wysokości warstwy (0.10-0.20 mm) reprezentuje typowe parametry precyzji PLA.

Tylko dwa badania wyraźnie wskazują, że kolor PLA wpływa na dokładność wymiarów, ani jedno z nich nie bada interakcji wysokości warstwy kolorów.Jedno ustalone optymalne kombinacje orientacji kolorów (biały/szary/czarny) dla precyzji, podczas gdy inny (wykorzystując różowe/szare/zielone/przezroczyste próbki w warstwach 0,5 mm) badał wpływ pigmentów w różnych temperaturach.W większości badań brakuje kompletnych specyfikacji materiału, gdy kolor nie jest kontrolowaną zmienną..

W tym badaniu oceniono, w jaki sposób kolor PLA wpływa na związek między wysokością warstwy a zarówno wytrzymałością mechaniczną, jak i dokładnością wymiarową w druku FDM.szaro) i wysokość warstwy (0Badania mają na celu wyjaśnienie tych krytycznych interakcji.