Локализованная радиочастотная сварка, или Секреты изотропной 3D-печати
Компания Essentium Materials, разрабатывающая систему изотропной FDM-печати, обратилась за помощью с оценкой эффективности технологии к исследователям из Техасского университета A&M и Техасского технологического университета. Опыты показали, что новая методика позволяет повышать прочность на разрыв между слоями на 275%.
Как оказывается, в основе методики лежит принцип не индукционной, как считалось ранее, а микроволновой сварки. Идея заключается в нанесении покрытия с углеродными нанотрубками на стандартный филамент, а затем печати и сварки нанесенных слоев за счет нагревания под воздействием микроволнового излучения. В докладе исследователей обнаружилось немало интересных моментов. Начнем с того, что в своих экспериментах ученые использовали обычный ПЛА-пластик, что обусловлено исключительно простотой работы с этим материалом и снижением вероятности деформаций при термоусадке, которые могли бы внести неточности в последующие испытания на прочность. В теории же технология применима практически к любым стандартным материалам. Специальное покрытие получается путем подмешивания углеродных нанотрубок в раствор используемого пластика (в данном случае полилактида). В качестве растворителя был использован хлороформ. Получаемый раствор наносится на стандартный филамент, а после высыхания пруток готов к печати. При нанесении раствора необходимо учитывать толщину образующегося покрытия во избежание проблем с проталкиванием прутка в хотэнд. В то же время пленка должна быть достаточно насыщена нанотрубками для оптимального нагревания под воздействием микроволн, но не слишком, так как в этом случае возникает «зеркальный» эффект – материал отражает больше микроволнового излучения, а поглощает меньше (см. иллюстрацию ниже). Примечательно и то, что исследователи опробовали как нанесение раствора на филамент, так и изготовление прутка методом соосной экструзии чистого полилактида и насыщенного нанотрубками пластика. Последний вариант оказался вполне эффективным, что открывает возможность масштабного производства специализированных филаментов.Возникает вопрос: а почему бы просто не производить композит из полимера и нанотрубок вместо танцев с бубнами и покрытиями? Дело в том, что в этом случае при микроволновом облучении будет происходить равномерное нагревание 3D-печатных моделей, а это приведет к деформациям или даже растеканию. Технология компании Essentium Materials, с другой стороны, подразумевает точечное нагревание до температуры плавления стыков между слоями. То есть именно сварку. Отсюда и название – Locally-Induced Radio Frequency Welding или «Локализованная радиочастотная сварка». Опыты по 3D-печати на обычных настольных 3D-принтерах (сама компания предпочитает аппараты Stacker) показали, что специальное покрытие хорошо переносит экструзию, не смешиваясь с основной массой филамента. Оптимальные результаты были получены на 240°С – верхнем пороге нагревания полилактида, недостаточном для пиролиза, но обеспечивающем максимальную межслойную адгезию. Само собой, при работе с другими материалами понадобятся иные температурные режимы. От обдува исследователи отказались, так как охлаждение повышает риск расслоения. После печати и микроволновой обработки были проведены различные испытания на прочность, включая растяжение полученных образцов и проверку уровня адгезии между отдельными слоями. На иллюстрации выше видно, что если изделия из контрольной группы расслаиваются достаточно аккуратно, в сварных образцах получаются рваные разрывы, что как раз и говорит о перемешивании соединяемых слоев. В общем и целом, прочность межслойной адгезии возросла на 275%, причем эффекты сварки проявляют себя не только между слоями, но и нитями, уложенными в горизонтальной плоскости. Ознакомиться с полным докладом 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.
Еще больше интересных статей
В США собрали самый большой экструзионный 3D-принтер в мире
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Инженеры MIT сконструировали 3D-принтер со способностью подстраиваться под незнакомые расходные материалы
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Презентация первого отечественного строительного 3D-принтера
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Мы рады представить вам нашу совместную разработку с компанией Спец...
Комментарии и вопросы
У меня уже коллекция движков о...
Инфоцыгане набивают себе цену,...
Пост слишком старый, структура...
Всем привет, после перепрошивк...
Добрый день, может кто сталкив...
Фотополимер на экран протек бе...
Всем привет...случилась беда б...