miten vahvistaa 3D-painettuja osia

lisäaineiden valmistus on vähitellen saamassa inertian eri teollisuudenaloilla. Yksi sähköverkon esteistä on kuitenkin osien tuottama kestävyys ja suorituskyky – 3D-tulostettujen osien vahvistaminen on ensiarvoisen tärkeää. Koska yleisimmin käytetty materiaali 3D-tulostimissa on polymeerin tai muovin muoto, prosessin kautta valmistettavien osien tyypin rajoitukset ja niiden kestävyys ovat kaikkien nähtävillä. Onneksi viime aikoina on tapahtunut kehitystä ja tulevaisuuden mahdollisuuksia vahvempien osien valmistuksessa-jotka pystyvät kilpailemaan ja kilpailemaan teräksen ja komposiittien kanssa. Kyky vahvistaa 3D-tulostettuja osia lisäisi 3D-tulostusprosessiin aivan uuden arvokerroksen.

Uudet lisäaineiden valmistusprosessit:

ensimmäiset pyrkimykset vahvistaa 3D-tulostettuja osia keskittyivät pelkästään lujan materiaalin käyttöön ja siten 3D-tulostimien mukauttamiseen tällaisen laskeuman vaatimuksiin. SLS (on myös muita prosesseja) on yksi menetelmä, jota käytetään lisäaineiden valmistuksessa tarjoamaan lujat osat ja rakentaa komponentteja hyvin pyydetyillä työoloilla. Nämä prosessit ovat kaupallisesti saatavilla eri yrityksissä, ja ne tunnetaan nimillä SLM (Selective Laser Melting), EBM (Electron Beam Melting) ja DMLS (Direct Metal Laser sintraus). Ne perustuvat pulverikerrostumismenetelmään jauhekerrosten levittämiseen ja kerrostumien muodostamiseen, jotka joko sitoutuvat tai sulavat yhteen.

nämä prosessit ovat kuitenkin resursseiltaan ja energiankulutukseltaan erittäin kalliita ja vaativia. Lisäksi niiden käyttö on edelleen rajoitettu muutamiin komponentteihin, koska osien tarkastaminen on monimutkaista ja koska niiden analysointiprotokollat ovat kalliita, ellei niitä ole käytettävissä (tarvitaan sertifiointi-ja testaustarkoituksiin).

Kuituvahvistus:

komposiittien nousun jälkeen “kaikki on paremmin kourallisella kuituja heitettynä” nousi joksikin aikaa trendiksi. Siksi lyhyiden hiilikuitujen heittäminen 3D-tulostimen pihkaan oli ymmärrettävää kehitystä. Loppujen lopuksi hartsi toimii matriisina ja kuidut antavat vahvassa osassa halutut mekaaniset ominaisuudet. Sanomattakin on selvää, että moni oppi menoihinsa, että ei, kun heittää kourallisen pitkiä ja vielä pahemmin lyhyitä hiili/lasikuituja pataan, ei tee osiasi paremmiksi. Jos jotain, ne voivat osoittautua tuhoisiksi, koska huolimattomuudesta anisotropia näiden komponenttien ja tietämätön määrä laskelmien ja tutkimuksen ne vaativat ennen sisällyttämistä ne komposiitti ja jäsentää niitä tiettyyn käyttöön. Lujitetun hartsin kerrosten mikromekaniikkaa ja fluididynamiikkaa tutkitaan parhaillaan kuitujen orientaation ja niiden ominaisuuksien ennustettavuuden tarkistamiseksi FDM-prosessissa.

Kuitureititys:

3D-tulostettuun osaan voi lisätä kuituja: joko joidenkin 3D-tulostimien kautta, joiden avulla käyttäjä voi valita kuitureitityksen ja siten suuntautumisen kerroksia rakentaessaan, tai manuaalisen koostumuksen kautta täyttämällä halutun osan 3D-tulostetun kuoren. Molempia menetelmiä harrastajat käyttävät paljon. Vaikka nämä menetelmät voivat antaa tyydyttäviä tuloksia, ne vaativat laajaa jälkikäsittelyä, eikä niitä käytetä suurissa osissa, puhumattakaan niistä teollisiin tarkoituksiin.

osien sovitus:

toisinaan vaaditaan osien mallin täydellinen tarkistaminen, kun se toimitetaan leikkuriin. Muotojen uudelleenharkinnasta geometrian skaalaamiseen ja tiettyjen ominaisuuksien muokkaamiseen on useita temppuja 3D-tulostukseen. Jotta osa on vahva yksinään, se joko kootaan tukirakenteilla tai käsitellään lämmöllä ja erikoispinnoitteella. Nämä prosessit ovat yleisimpiä tällä hetkellä käytössä ja viittaavat siihen, että on vielä tehtävä työtä kannustaa laajamittaiseen käyttöön AM.

vaikka tutkimukset ovat käynnissä homevirtauksen viskoelastisen näkökulman, lyhyen kuidun orientaation ja sitä koskevan kontrollin avulla, on saatu joitakin lupaavia tuloksia. Hyvin pian voimme ehkä automatisoida koko prosessin ja tulla tilanteeseen, jossa kourallisen lyhyitä hiilikuituja kaataminen koneeseen johtaa riittävään orientaatioon 3D-tulostetussa osassa. Vaikka työtä on vielä paljon, ei ole epäilystäkään siitä, että 3D-tulostettujen osien vahvistamiseen tarvittava prosessi etenee oikeaan suuntaan.

lisää 3D-tulostuksesta:

• paras 3D-tulostin alle 1000
• erot metallin vs. Muovinen 3D-tulostus
• 3D-tulostus Metallijauheilla
• vallankumouksellinen uusi metalli 3D-tulostustekniikka (selektiivinen LED-pohjainen sulatus)
• 3D-tulostusohjelmiston yleiskatsaus
• McDonaldsin käytetty ruokaöljy: kestävä materiaali 3D-tulostukseen
• Markforged Metal X hinta, teknologia ja 3D-tulostusmateriaalit