Hoe 3D-geprinte onderdelen te versterken

Additive Manufacturing wint geleidelijk aan inertie in de verschillende takken van industrie. Een van de belangrijkste obstakels is echter het uithoudingsvermogen en de prestaties die de onderdelen leveren – de noodzaak om 3D-geprinte onderdelen te versterken is van het grootste belang. Aangezien het meest gebruikte materiaal in 3D-printers een vorm van polymeer of plastic is, zijn de beperkingen in het type onderdelen dat door het proces kan worden vervaardigd, en hun duurzaamheid, voor iedereen te zien. Gelukkig zijn er een aantal recente ontwikkelingen en toekomstige mogelijkheden geweest als het gaat om de productie van sterkere onderdelen – in staat om te concurreren met en te concurreren met stalen en composiet onderdelen. De mogelijkheid om 3D-geprinte onderdelen te versterken zou een hele nieuwe laag van waarde toevoegen aan het 3D-printproces.

nieuwe processen in de additieve productie:

de eerste inspanningen om 3D-geprinte onderdelen te versterken, waren gericht op het gebruik van materiaal met hoge sterkte en dus op de aanpassing van de 3D-printers aan de vereisten van dergelijke depositie. SLS (er zijn ook andere processen) is een methode die wordt gebruikt in additieve productie om onderdelen met hoge sterkte te leveren en componenten te bouwen met zeer gevraagde werkomstandigheden. Deze processen zijn commercieel beschikbaar in verschillende bedrijven en staan bekend als SLM( Selective Laser Melting), EBM (Electron Beam Melting) en DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Ze vertrouwen op een poeder depositie methode om poeder lagen te verspreiden en construeren lagen die ofwel gebonden of samen gesmolten.

deze processen zijn echter zeer duur en veeleisend in termen van hulpbronnen en energieverbruik. Bovendien is het gebruik ervan nog steeds beperkt tot een paar onderdelen, gezien de complexiteit van de inspectie van de onderdelen en de dure, zo niet onbeschikbare analyseprotocollen voor hen (vereist voor certificatie-en testdoeleinden).

vezelversterking:

sinds de stijging van composieten is “alles is beter met een handvol vezels erin gegooid” een trend voor enige tijd. Daarom was het gooien van korte koolstofvezels in de hars van de 3D-printer een begrijpelijke ontwikkeling. Immers, de hars zal fungeren als een matrix en de vezels zullen de gewenste mechanische eigenschappen in een sterk deel. Onnodig te zeggen, veel geleerd om hun uitgaven dat nee, het gooien van een handvol lange, en nog erger, korte koolstof/glasvezels in de ketel zal niet uw onderdelen beter te maken. Als er iets is, kunnen ze desastreus blijken als gevolg van de nalatigheid van de anisotropie van deze componenten en het niet-bewust zijn van de hoeveelheid berekeningen en studie die ze nodig hebben voordat ze in een composiet en structureren ze in een specifiek gebruik. Onderzoek naar de micromechanica van de lagen en de vloeistofdynamica van de versterkte hars is aan de gang om de voorspelbaarheid van de oriëntatie van de vezels en hun eigenschappen binnen het FDM-proces te controleren.

Vezelrouting:

er is een meer geïnformeerde manier om vezels in een 3D-geprinte deel op te nemen: ofwel door middel van een aantal merken 3D-printers die de gebruiker in staat stellen om de vezel routing en dus oriëntatie te kiezen tijdens het bouwen van de lagen, of door middel van handmatige samenstelling door het vullen van een 3D-geprinte schaal van het gewenste onderdeel. Beide methoden worden veel gebruikt door hobbyisten. Hoewel deze methoden bevredigende resultaten kunnen geven, vereisen ze uitgebreide nabehandeling en worden ze niet gebruikt op grote schaalonderdelen, laat staan voor industriële doeleinden.

aanpassing van onderdelen:

soms is een volledige herziening van het onderdelenmodel vereist wanneer het aan een snijmachine wordt voorgelegd. Van het heroverwegen van de vormen tot het schalen van de geometrie en het wijzigen van bepaalde functies, er zijn verschillende trucs om 3D-printen. Om ervoor te zorgen dat een onderdeel op zichzelf sterk is, wordt het gemonteerd met behulp van steunen of behandeld met warmte en een speciale coating. Deze processen worden momenteel het meest gebruikt en impliceren dat er nog werk nodig is om het wijdverbreide gebruik van AM aan te moedigen.

hoewel het onderzoek aan de hand van het visco-elastische aspect van de matrijzenstroom, de korte vezeloriëntatie en de mate van controle die we hierop kunnen uitoefenen, nog steeds gaande is, zijn er toch enkele veelbelovende resultaten geboekt. Binnenkort kunnen we misschien het hele proces automatiseren en tot een situatie komen waarin het dumpen van een handvol korte koolstofvezels in de machine zal resulteren in een adequate oriëntatie binnen een 3D geprint deel. Hoewel er nog veel werk te doen is, is er geen twijfel dat het proces dat nodig is om 3D-geprinte onderdelen te versterken in de goede richting gaat.

meer over 3D-printen:

• beste 3D-Printer onder 1000
• de verschillen tussen metaal vs. 3D-printen van kunststof
• 3D-printen met metaalpoeders
• revolutionaire nieuwe 3D-printtechnologie voor metaal (selectief smelten op basis van LED ‘ s)
• 3D-Printsoftware overzicht
• gebruikte bakolie van McDonalds: een duurzaam materiaal voor 3D-printen
• Markforged Metal X prijs, technologie en 3D-printmaterialen