Indagine sulla deformazione del PLA stampato in 3D

In un documento dal titolo ” Modello migliorato e validazione sperimentale della deformazione nella fabbricazione di filamenti fusi di acido polilattico “, un gruppo di ricercatori valuta la deformazione nel PLA stampato in 3D. Poiché i PLA sono per lo più stampati in 3D con stampanti 3D desktop relativamente piccole, affermano i ricercatori, non è stata prestata molta attenzione alle sfide che presenta la stampa 3D su larga scala. Alcune di queste sfide includono la deformazione o la deformazione, ma il processo di deformazione non è ben compreso.

Per studiare la deformazione in PLA, i ricercatori hanno stampato in 3D diversi oggetti usando una stampante MOST RepRap 3D. Tutti gli oggetti sono stati stampati in 3D usando PLA senza additivi. I grafici di temperatura di una sottile parete verticale sono stati realizzati durante la stampa utilizzando una fotocamera sensibile agli infrarossi. La temperatura dei pixel nell’immagine è stata determinata e tracciata.

“La trama era divisa in regioni in cui almeno un componente aveva una dipendenza lineare dalla temperatura”, spiegano i ricercatori. “Quelle relazioni lineari sono state adattate manualmente per convertire il valore del colore di un pixel in una posizione sulla scala. Poiché i limiti superiore e inferiore della scala variavano e tali variazioni non venivano aggiornate immediatamente nell’immagine, anch’esse dovevano essere determinate dall’immagine. Lo sfondo a temperatura costante è stato utilizzato come riferimento. La temperatura registrata del pixel centrale è stata immediatamente aggiornata e utilizzata come secondo riferimento. I due riferimenti sono stati usati per convertire la posizione sulla scala in una temperatura. ”
L’equazione termica è stata calibrata utilizzando misure termiche e convalidata misurando la curvatura in oggetti stampati in 3D. I risultati hanno mostrato che questo rende il modello utilizzabile per temperature ambiente inferiori. Non è molto preciso per i primi strati, ma dopo circa 9 mm predice bene la deformazione. I ricercatori hanno anche studiato gli effetti della ricottura. Scoprirono che a una temperatura di 50 ° C non si verifica alcun ritiro o cristallizzazione, ma a 90 ° C cristallizza rapidamente fino a circa il 20 percento di cristallinità. Pertanto, la temperatura del letto riscaldato deve essere mantenuta a 50 ° C o inferiore per evitare la delaminazione della stampa PLA.

Sebbene lo studio abbia spiegato con successo come la deformazione del PLA sia causata dal gradiente di temperatura che si forma durante la stampa, non ha studiato come fermarlo, affermano i ricercatori. I risultati includono tuttavia una soluzione potenziale.

“Si tratta di utilizzare il modello sviluppato qui, migliorandolo escludendo le semplificazioni e quindi utilizzandolo per prevedere l’esatta deformazione di un mattone in mattoni”, affermano i ricercatori. “Quindi un oggetto deve essere affettato in mattoni con lo spazio per la malta della dimensione necessaria per riempire la deformazione prevista su un passaggio di tenuta. La malta deve essere stampata dopo che lo strato si è raffreddato e ridotto, e sarebbe idealmente determinato dal diametro dell’ugello della macchina FFF. Infine, il percorso dell’utensile di malta dovrebbe essere ottimizzato per ridurre al minimo le singole lunghezze del percorso utensile mentre si vincolano tutti i mattoni in una singola unità. Il lavoro futuro è necessario per testare questo nuovo metodo di affettatura per prevenire la deformazione fatale della FFF su larga scala e come influenza le proprietà meccaniche degli oggetti stampati. ”
Gli autori del documento includono Bas Wijnen, Paul Sanders e Joshua M. Pearce.

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