يكتسب التصنيع الإضافي (AM) ، الذي يشار إليه عادةً باسم الطباعة ثلاثية الأبعاد ، شعبية باعتباره تقنية نماذج أولية قابلة للتطبيق ومكونات مخصصة للغاية للهياكل المعقدة.
آثار المعالجة الحرارية للأجزاء المعدنية ثلاثية الأبعاد
غالبًا ما تتطلب الأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد خطوة معالجة حرارية بعد التصنيع. إنه يقلل من الضغوط الداخلية المتكونة أثناء التصنيع ويمكن أن يغير البنية المجهرية للجزء. يغير هذا التغيير في البنية المجهرية خصائص معينة مثل الصلابة والصلابة وما إلى ذلك ، ومن بينها ، هناك طريقة واحدة لتكثيف الأجزاء المعدنية المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد تمامًا لتقليل المسامية وهي الضغط المتساوي الساكن (HIP).
تتطلب عملية HIP وضع المنتج النهائي ثلاثي الأبعاد في وعاء ضغط ثم ملئه بغاز خامل ، عادةً الأرجون. يتم زيادة الضغط باستمرار ويمكن أن يتجاوز قوة الخضوع للمكون مع الحفاظ على درجات حرارة عالية. مع التبريد السريع ، تستخدم عملية HIP الأكثر تعقيدًا معدلات تبريد وتسخين قابلة للتعديل ومستويات ضغط لضبط خصائص الجودة والشد للأجزاء المُشكلة بدقة.
ماذا تفعل المعالجة الحرارية لأجزاء البوليمر المطبوعة ثلاثية الأبعاد؟
يمكن تصنيع مجموعة متنوعة من الأشكال الهندسية المعقدة بدقة من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ومع ذلك ، فإن لها عيبًا رئيسيًا واحدًا ، وهو الحاجة إلى المعالجة الحرارية اللاحقة. تتميز هذه الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد بخصائص ميكانيكية رديئة مقارنة بالأجزاء التي يتم إنتاجها عن طريق القولبة بالحقن. يمكن أن يؤدي الالتصاق غير الكافي بين الخيوط المطلية والطبقات المكدسة إلى ضعف الخصائص الميكانيكية للمكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
يركز البحث الأخير ، المنشور في مجلة Polymers ، على تحسين الخواص الميكانيكية ، وخاصة مقاومة الشد والضغط. استخدم الباحثون خيوط PETG التي يبلغ قطرها 1.75 ملم للدراسة. أظهرت النتائج أن مقاومة الشد لمكونات البوليمر المطبوعة ثلاثية الأبعاد زادت بشكل ملحوظ بعد المعالجة الحرارية. ونتيجة لذلك ، تتمتع الأجزاء المعالجة حرارياً بمقاومة شد جيدة للغاية ، حيث أظهرت الأجزاء المعالجة بالكامل قوة أعلى بنسبة 41.1 في المائة في الاتجاه الأفقي من العينة غير المعالجة وأعلى بنسبة 143.9 في المائة في الاتجاه الرأسي من عنصر التحكم. أظهر اختبار الانضغاط المدمر زيادة كبيرة في قيم مقاومة الانضغاط للعينات المعالجة حرارياً ، مع ضغط ضغط يصل إلى 118 ميجا باسكال. كشفت هذه الدراسة بنجاح عن التأثير الإيجابي للمعالجة الحرارية بعد التصنيع لمواد البوليمر.
△ عينة من وسائل مقاومة الانضغاط
معالجة حرارية لأجزاء البولي بروبلين المطبوعة ثلاثية الأبعاد لأنظمة التفريغ
يبحث أحدث بحث في مجلة التصنيع ومعالجة المواد في جدوى تطبيق عملية المعالجة الحرارية لتغليف مادة البولي بروبيلين المطبوعة ثلاثية الأبعاد في ظروف الفراغ. لقد وجدت الدراسات أن المعالجة الحرارية فعالة جدًا في عملية التعبئة والتغليف.
قام الباحثون بتراكب الجزء المطبوع بنسبة 98 بالمائة من الملء وختمه بعد المعالجة الحرارية لمدة 15 تكرارًا ، بمتوسط 0 .4 م تور وفاصل ثقة 95 بالمائة 0. 2 م تور. وجدت الدراسة نجاحًا باستخدام مسدس حراري 400 درجة ، 55- ثانية لإغلاق الأسطح الحساسة للفراغ ، مما يزيد من ضغط الفراغ الأدنى الذي تم تحقيقه.
الضغط النهائي الذي تم تحقيقه قبل وبعد التسخين وفاصل الثقة 95 بالمائة لكل نسبة تداخل تعبئة
هل تؤثر المعالجة الحرارية على ثبات أبعاد المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد؟
نشر الباحثون دراسة في Composites Part A لفحص تأثير المعالجة الحرارية على الاستقرار وخصائص الشد للمركبات المقواة بألياف الكربون المستمرة (CCF) المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تم استخدام التغيرات المورفولوجية والتشتت للطبقات المطبوعة لتقييم ثبات أبعاد العينات. تعتمد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على طريقة تصنيع الخيوط المنصهرة (FFF) المعروفة باسم التصنيع المستمر للفتيل (CFF).
C-CCFRC و S-CCFRC هي الأسماء المستخدمة للعينات المحسنة بطبقات CCF المركزة والمنفصلة ، على التوالي. بعد المعالجة الحرارية عند 100 درجة و 150 درجة ، أظهرت CCFRCs خصائص شد ممتازة ، على الرغم من أن ثبات الأبعاد كان أفضل عند 100 درجة ، خاصة بالنسبة لـ S-CCFRC. زاد تبلور المصفوفة من 17.42 بالمائة في العينة غير المعالجة إلى 22.76 بالمائة في العينة المعالجة حرارياً 100 درجة مئوية ، بزيادة قدرها 30.65 بالمائة. وجدت الدراسة أيضًا أن المعالجات الحرارية عند 100 درجة و 200 درجة قللت من نفاذية العينات. يتناسب اتجاه النفاذية الأقل للمصفوفة بعد المعالجة الحرارية مع تغير حجمها. لذلك ، فإن المعالجة الحرارية حتى 100 درجة تحسن بشكل كبير من ثبات أبعاد العينات.
مخططات التشوه الحراري لـ CCFRC مع توزيعات مختلفة لأرقام الطبقة: (أ) C-CCFRC و (ب) S-CCFRC قبل المعالجة الحرارية ؛ (ج) C-CCFRC و (د) S-CCFRC بعد المعالجة الحرارية عند 200 درجة لمدة 4 ساعات.
تأثير المعالجة الحرارية على أجزاء جيش التحرير الشعبى الصينى؟
نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) هي تقنية تصنيع مضافة شائعة ، منها PLA هو المادة الأكثر استخدامًا. في دراستهم الأخيرة ، المنشورة في Polymers ، قيم الباحثون أداء أجزاء PLA عن طريق 3- اختبارات ثني النقاط بعد المعالجة الحرارية وعن طريق تغيير اتجاه البناء ، وسمك الطبقة ، والسرعة.
استخدم الباحثون خيوط PLA بقطر 1.75 ملم. تكوين تصنيع xz ، ودرجة حرارة الفوهة 19 0 درجة لمنع كسر العينة ، ومعلمات الطباعة المثلى هي سرعة 90 مم / ثانية وسمك طبقة 0.3 مم. أظهرت المعالجة الحرارية بعد 75 درجة على العينات المصنعة باستخدام هذه الإعدادات زيادة في إجهاد الانحناء. أخيرًا ، أظهرت النتائج أن التشوه المرن والانتعاش أثناء المعالجة الحرارية لا يحدان بشكل كبير من القوة القصوى. أظهر البحث أنه يمكن طباعة أجهزة التقويم ثلاثية الأبعاد بشكل مسطح ثم لفها لتتناسب مع المنطقة المرغوبة من جسم الإنسان.
بشكل عام ، تساعد المعالجة الحرارية على تعزيز الخواص الميكانيكية واستقرار الأبعاد والخصائص البصرية للأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد.