Influenza del Colore sulle proprietà meccaniche del materiale PLA nella tecnologia FDM

In che modo il PLA colora le proprietà meccaniche della stampa 3D FDM?

Sono stati condotti tutti i tipi di ricerche sulle proprietà meccaniche dei materiali di stampa 3D, come il modo in cui sono influenzate da densità di riempimento, orientamento della costruzione , temperatura e porosità . I ricercatori Adi Pandžić e Damir Hodzic dell’Università di Sarajevo e Aleksa Milovanović con l’ Università di Belgrado erano curiosi di sapere quanto il colore del PLA avrebbe influenzato le proprietà di trazione del materiale nella stampa 3D FDM, e pubblicato un articolo sul loro lavoro, intitolato ” Influenza del materiale Colore sulle proprietà meccaniche del materiale PLA nella tecnologia FDM. ”Colori diversi richiedono temperature di estrusione diverse nella stampa 3D. Gli additivi che rendono il PLA di un colore diverso hanno anche influenza sul modo in cui la parte viene stampata e su quali proprietà ha. Questo era già noto, ma fino a che punto le diverse formulazioni di colore influenzano le tue proprietà meccaniche?

L’abstract recita: “L’argomento di questo articolo è studiare se il colore del materiale PLA influisce sulle proprietà di trazione del materiale e in quale quantità. Verranno testati più di 10 colori diversi di materiale PLA e per ogni colore verranno testati 3 campioni. I campioni vengono preparati secondo ISO 527-2 e tutti stampati con gli stessi parametri di stampa 3D e con riempimento al 100%. Inoltre, tutti i materiali utilizzati appartengono alla stessa azienda e per ogni campione di colore verranno stampati in 3D dalla stessa bobina di filamento. Tutto ciò per evitare che altri parametri influiscano sulle proprietà del materiale. I risultati di questo studio saranno utili per la selezione del colore del materiale PLA senza compromettere le proprietà di trazione del materiale stampato in 3D. “

Molti parametri sono presi in considerazione quando si tratta della qualità dei prodotti stampati FDM, inclusi elementi come il modello di riempimento, l’altezza dello strato, il diametro dell’ugello e le caratteristiche del materiale. L’acido polilattico, o il popolare PLA che tutti conosciamo e amiamo, è un polimero con un punto di fusione tra 150 ° -160 ° C, ed è ancora il materiale dominante sul desktop.

“Rivedendo la letteratura si può notare che viene dato il massimo accento all’influenza dei parametri sulle proprietà meccaniche del materiale. Un’altra caratteristica a malapena valutata è l’influenza di diversi pigmenti materiali ”, hanno spiegato i ricercatori. “Oggi esistono diversi colori di materiale PLA dello stesso produttore e nella maggior parte dei casi si presume che abbiano le stesse proprietà meccaniche indipendentemente dal colore. Questo è uno dei motivi per cui abbiamo scelto di esaminare se e quanto il colore del materiale PLA influenza le proprietà meccaniche del prodotto finito. “

Il team ha ordinato 14 colori diversi di PLA da Republika 3D, con le stesse proprietà e caratteristiche, al fine di studiare la loro potenziale influenza sulle proprietà meccaniche dei campioni realizzati con il materiale. Hanno usato SOLIDWORKS per progettare campioni secondo ISO 527-2 e hanno stampato tre diversi campioni per ciascun colore su Ultimaker 2+, nelle stesse condizioni con riempimento al 100%, e il profilo “normale” del software di affettatura Cura 4.0.0 era usato per preparare il codice G per i campioni.

“I campioni sono stampati con un orientamento di stampa” piatto “e un angolo raster di 45˚”, hanno scritto i ricercatori. “Inoltre, il bordo attorno al campione viene utilizzato per una migliore adesione con il piano di stampa e per ridurre l’avvolgimento del materiale, dopo che la stampa 3D viene rimossa dal campione.”

Una macchina di trazione Shimadzu AGS-X è stata quindi utilizzata per eseguire prove di trazione sui 42 campioni di PLA stampati in 3D. Sono state testate proprietà come il modulo elastico, la deformazione, la tenacità, la massima resistenza alla trazione (UTS) e la resistenza allo snervamento.

Il team ha appreso alcune cose interessanti, come il fatto che il PLA rosso avesse il modulo elastico più alto, la resistenza allo snervamento e la massima resistenza alla trazione, mentre il rosa aveva il numero più basso per questi. Ma il rosa ha avuto la più alta tenacità e influenza sulla tensione, mentre il blu ha avuto il più basso.

Una volta completato il test, i ricercatori hanno determinato quanto segue:

• Il colore del PLA ha avuto un’influenza sul modulo elastico e varia fino al 18% (da 2719 MPa a 3217 MPa) a seconda del colore
• Il colore del PLA ha avuto un’influenza sulla resistenza allo snervamento e varia fino al 36% (da 30 MPa a 41 MPa) a seconda sul colore
• Il colore del PLA ha influenzato la resistenza alla trazione massima e varia fino al 31% (da 35 MPa a 46 MPa) a seconda del colore
• Il colore del PLA ha avuto un’influenza sulla tenacità e varia oltre il 300% (da 10J a 48J) a seconda del colore
• Il colore del PLA ha influito sulla deformazione e varia oltre il 400% (dal 7% al 108%) a seconda del colore

“Nella ricerca futura, si dovrebbe esaminare l’influenza del colore del materiale su altre proprietà meccaniche (flessione, durezza, pressione, ecc.), E anche l’influenza del colore sulle proprietà meccaniche di altri materiali (ABS, PET, ecc.)”, ha concluso.

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