Come rafforzare le parti stampate in 3D

La produzione additiva sta gradualmente guadagnando inerzia in tutti i diversi rami dell’industria. Tuttavia, uno degli ostacoli principali è la resistenza e le prestazioni che le parti offrono: la necessità di rafforzare le parti stampate in 3D è fondamentale. Poiché il materiale più comunemente usato nelle stampanti 3D è una forma di polimero o plastica, le limitazioni nel tipo di parti che possono essere prodotte attraverso il processo e la loro durata, sono lì per tutti da vedere. Per fortuna, ci sono stati una serie di recenti sviluppi e possibilità future quando si tratta di produrre parti più forti – in grado di competere e competere con quelli in acciaio e compositi. La possibilità di rafforzare le parti stampate in 3D aggiungerebbe un nuovo livello di valore al processo di stampa 3D.

Nuovi processi nella produzione additiva:

I primi sforzi per rafforzare le parti stampate in 3D si sono concentrati sul semplice utilizzo di materiali ad alta resistenza e quindi sull’adattamento delle stampanti 3D ai requisiti di tale deposizione. SLS (ci sono anche altri processi) è un metodo utilizzato nella produzione additiva per fornire parti ad alta resistenza e costruire componenti con condizioni di lavoro molto sollecitate. Questi processi sono disponibili in commercio in diverse aziende e sono noti come SLM (Selective Laser Melting), EBM (Electron Beam Melting) e DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Si basano su un metodo di deposizione di polvere per diffondere strati di polvere e costruire strati che sono legati o fusi insieme.

Questi processi sono comunque molto costosi e impegnativi in termini di risorse e consumi energetici. Inoltre, il loro uso è ancora limitato a pochi componenti data la complessità dell’ispezione delle parti e i costosi se non non disponibili protocolli di analisi per loro (necessari per scopi di certificazione e test).

Rinforzo in fibra:

Dall’impennata dei compositi, “tutto è meglio con una manciata di fibre gettate” è diventata una tendenza per qualche tempo. Pertanto, gettare fibre di carbonio corte nella resina della stampante 3D è stato uno sviluppo comprensibile. Dopo tutto, la resina fungerà da matrice e le fibre forniranno le proprietà meccaniche desiderate in una parte forte. Inutile dire che molti hanno imparato a loro spese che no, gettando una manciata di fibre di carbonio/vetro lunghe e, peggio ancora, corte nel calderone non miglioreranno le tue parti. Semmai, possono rivelarsi disastrosi a causa della negligenza dell’anisotropia di questi componenti e dell’inconsapevolezza della quantità di calcoli e studi che richiedono prima di includerli in un composito e strutturarli in un uso specifico. Sono in corso ricerche sulla micromeccanica degli strati e sulla fluidodinamica della resina rinforzata per verificare la prevedibilità dell’orientamento delle fibre e le loro proprietà all’interno del processo FDM.

Fibre routing:

C’è un modo più informato per includere le fibre in una parte stampata in 3D: o attraverso alcune marche di stampanti 3D che consentono all’utente di scegliere il percorso della fibra e quindi l’orientamento durante la costruzione degli strati, o attraverso la composizione manuale riempiendo un guscio stampato in 3D della parte desiderata. Entrambi questi metodi sono ampiamente utilizzati dagli hobbisti. Mentre questi metodi possono dare risultati soddisfacenti, richiedono un ampio post-trattamento e non vengono utilizzati su parti su larga scala, per non parlare di quelli per scopi industriali.

Adattamento delle parti:

A volte sarà necessaria una revisione completa del modello delle parti quando viene sottoposto a un’affettatrice. Dal riconsiderare le forme al ridimensionamento della geometria e alla modifica di alcune funzionalità, ci sono diversi trucchi per la stampa 3D. Per garantire che una parte sia forte da sola, sarà assemblata utilizzando supporti o trattata con calore e un rivestimento speciale. Questi processi sono i più comuni attualmente utilizzati e implicano che c’è ancora lavoro necessario per incoraggiare l’uso diffuso di AM.

Anche se la ricerca è in corso attraverso l’aspetto viscoelastico del flusso di muffa, l’orientamento della fibra corta e il grado di controllo che possiamo avere su di esso, ci sono stati alcuni risultati promettenti. Molto presto potremmo essere in grado di automatizzare l’intero processo e arrivare a una situazione in cui il dumping di una manciata di fibre di carbonio corte nella macchina si tradurrà in un orientamento adeguato all’interno di una parte stampata in 3D. Mentre c’è ancora molto lavoro da fare, non c’è dubbio che il processo necessario per rafforzare le parti stampate in 3D si sta muovendo nella giusta direzione.

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