3D-печать и вакуум: британские ученые-синхротронщики испытали детали из ПЭЭК и алюминия

Подписаться на 3Dtoday
news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
07.01.19
2671
6
Новости
10
Сотрудники британского ускорительного комплекса Diamond Light Source опубликовали исследование напечатанных на 3D-принтерах полимерных и алюминиевых деталей на предмет соответствия допускам и требованиям по газонепроницаемости.
PREVIEW
Ученые ведущего британского ускорительного центра, в настоящее время работающие над экспериментальной установкой VMXm, решили опробовать аддитивные технологии в производстве деталей для нового оборудования. Детали печатались на заказ, а исследователи поделились результатами испытаний и эксплуатации. В первую очередь их интересовали соответствие 3D-печатных компонентов заданной геометрии и газопроницаемость, ведь для работы необходимо поддерживать разряженную атмосферу, близкую к сверхвысокому и экстремальному вакууму.
8786eb059aa913619d85afaea857e698.png
Из полимерных материалов ученые выбрали высокопрочный конструкционный термопласт полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). В любительской среде этот материал распространения не имеет по объективным причинам – ввиду дороговизны, высоких температур экструзии, достигающих 400°С, а также необходимости в последовательном, управляемом охлаждении для оптимальной кристаллизации. Все это усложняет конструкцию FDM 3D-принтеров и делает стоимость оборудования запредельной для простых энтузиастов. Тем не менее, специализированные аппараты выпускаются рядом производителей, а в нашем случае использовались 3D-принтеры немецкой компании Apium Additive Technologies, ранее известной как Indmatec. Полученные образцы печатались со 100-процентным наполнением и состояли из обычных тестовых лопаток площадью 1,42 см2 и ряда компонентов. Как показали испытания, скорость газовыделения в случае с необработанными тестовыми образцами достигала 1,33 x 10-6 мбар 1 с-1 см-2, а после обработки изопропиловым спиртом в ультразвуковой ванне выросла до 1,7 x 10-6 мбар 1 с-1 см-2. После двенадцатичасового отжига при 150°С показатель снизился уже до приемлемого уровня в 3,98 x 10-11 мбар 1 с-1 см-2.
56a455699e83220cabb0b1e862139576.png
Тем не менее, оставалась проблема с допусками. Ученые описывают геометрию конечных изделий как «непредсказуемую» ввиду деформаций из-за усадки. Так, в образцах B, C и D на иллюстрации выше отклонения достигали одного миллиметра. Компонент E вышел весьма неплохо, без видимых деформаций и с отклонениями не более 0,1 мм. Компонент А же не демонстрировал признаки деформаций, но внутренний диаметр оказался ниже заданного на 1 мм, а внешний – выше на 0,5 мм. Кроме того, нижние поверхности, соприкасавшиеся с рабочим столиком, вышли гладкими, а остальные демонстрировали поры, ставившие под сомнение обещанную стопроцентную плотность.
fa044caf05f6d99e65c853c555e813e7.png
С алюминиевыми деталями все вышло удачнее. Ученым понадобилась камера для размещения облучаемых тестовых образцов. Изготовлена камера методом прямого селективного лазерного спекания металлических порошков (DMLS). По результатам испытаний изделие позволило удерживать давление в 10-5 мбар при требуемом уровне в 10-4 мбар. Деталь подвергли небольшой машинной обработке (например, просверлили недостающее отверстие для установки датчика флуоресценции) и промыли спиртом, но отжигу не подвергали, так как деталь уже была покрашена. Но и в таком виде изделие не уступало по газонепроницаемости обычному алюминию. Камера успешно эксплуатируется с мая прошлого года, причем на практике достигается еще более низкая плотность атмосферы с давлением в 10-6 мбар. При всем этом лаборатория неплохо сэкономила: стоимость производства стального аналога традиционными методами оценивалась в £19 750 - £22 600, тогда как 3D-печатный алюминиевый вариант обошелся в £12 350, включая постобработку. Изготовить ту же деталь традиционными методами из алюминия не получилось бы вообще из-за сварочных ограничений.
e985df6839cd1547b6311233bb041e25.png
Суммируют впечатления ученые следующим образом: технологии 3D-печати заметно повзрослели, но не всегда соответствуют ожиданиям. Качество распечаток из ПЭЭК во многих случаях оказалось недостаточным, хотя 3D-печатные изделия хорошо держат вакуум и выходят дешевле. С одной стороны, обеспечивается возможность создания геометрически сложных компонентов, но с другой – результаты непредсказуемы, не всегда соответствуя допускам. Тем не менее, 3D-печать с использованием ПЭЭК практична в тех случаях, когда точное соответствие заданной геометрии не играет критической роли. А вот селективное лазерное спекание уже вполне позволяет создавать сложные металлические изделия для работы с вакуумной средой. Скачать доклад можно по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Подписаться на 3Dtoday
10
Комментарии к статье

Комментарии

07.01.19 в 22:20
1
Хедкрабы не полезут?
08.01.19 в 05:30
3
Уверяю Вас, вероятность каскадного резонанса ничтожно мала.
09.01.19 в 15:13
2
ДжиМэн, разлогиньтесь.
Я пошел за фомкой.
09.01.19 в 16:06
2
Пора покупать новый накладной нос. Этот уже не работает.
09.01.19 в 15:22
0
Принтеры теперь и в барокамеру суют проникают...

Даже там от них спасу нет...

af15aec7b91f9f74e5018ff107c187a5.jpg

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Арифмометр Curta. Часть 2

На фестивале 3Dtoday Fest покажут новейшие 3D-принтеры и расходные материалы

Почти спонтанный стрим с Артёмом Соломниковым #2

Технологии 3D-печати помогли итальянскому инвалиду стать пилотом

Безграничные возможности 3D-печати на Top 3D Expo

О производстве высокопрочных черных котов