Ricottura di nylon 6 fabbricato con filamento fuso con elevata pressione isostatica

Rochester Institute of Technology: Effetti della ricottura e della pressione isostatica sulle parti in nylon stampate in 3D
Nel presentare ” Ricottura di nylon 6 fabbricato con filamento fuso con elevata pressione isostatica ” come tesi per un Master of Science presso il Rochester Institute of Technology , Anthony G. Tantillo esplora gli effetti della pressione sulle parti stampate in 3D. Questo studio ha anche esplorato i vantaggi di aumentare i parametri di stampa come temperatura, ricottura delle parti per migliorare proprietà come la resistenza alla trazione.

Pur realizzando i vantaggi della stampa 3D, una tecnologia che sta progredendo dagli anni ’80, Tantillo è anche realistico riguardo alle continue sfide nella fabbricazione come l’adesione degli strati e altro, per includere:

Densità inferiore rispetto ai valori di polimero sfuso
Metriche di scarsa resistenza
Sollecitazioni di alto livello
Inesattezze 2D dai modelli previsti

“La correzione di questi aspetti negativi si espanderà nel campo della produzione tradizionale e consentirà a 3DP di diventare un mezzo affidabile per raggiungere gli obiettivi del prodotto finale”, afferma Tantillo.

Indagando sulla stampa 3D FDM in quanto è uno dei percorsi più popolari, insieme all’uso di materiali comuni come ABS e PLA, Tantillo sottolinea che questo metodo è vantaggioso per gli utenti a causa dei tempi di stampa ridotti e di un’ampia gamma di materiali disponibili; tuttavia, ci sono anche altri problemi specifici della stampa FDM come la mancanza di risoluzione, accuratezza e resistenza isotropica. Tali sfide potrebbero non influenzare tanto gli utenti quando si concentrano sulla stampa di prototipi, ma devono essere affrontate quando si procede in avanti per fabbricare parti funzionali.

“Questo processo ha anche il problema intrinseco di introdurre vuoti tra strade estruse. Ciò è dovuto al fatto che le sezioni trasversali della strada non sono adatte all’efficienza dell’imballaggio. Questi vuoti interni portano ad una resistenza della parte ridotta rispetto al materiale sfuso “, afferma Tantillo.

Vista in sezione di una parte stampata FFF che mostra i parametri di processo comunemente variati. Questa parte è mostrata con uno schema di riempimento completamente denso con un angolo di 45 °. Le linee tratteggiate vengono aggiunte alle strade per mostrare la larghezza e l’altezza stampate prima del collo.

In questo studio, l’attenzione era rivolta alla stampa 3D con un materiale termoplastico: poliammide 6 (PA6, Nylon 6), noto per i suoi usi all’interno della comunità ingegneristica a causa dell’elevato impatto e della resistenza alla trazione. Come nylon, tuttavia, il PA6 può causare problemi di aderenza e deformazione e si rompe rapidamente a causa dell’assorbimento d’acqua.

“Sebbene sia una sfida da utilizzare, PA6 è desiderabile a causa della sua prevalenza nella produzione di oggi”, afferma Tantillo.

La ricottura è un processo spesso utilizzato con le materie plastiche per regolare la loro forma o struttura per prestazioni migliori. Nella stampa 3D, la ricottura può essere utilizzata per aumentare la resistenza. Pur non utilizzando temperature elevate, il processo si basa sul calore per “un arco di tempo più lungo” per rafforzare i polimeri. Il riscaldamento lento e il raffreddamento lento consentono alle catene polimeriche di andare in ordine, offrendo una maggiore efficienza di impaccamento e una maggiore cristallinità con maggiore densità, con conseguente maggiore resistenza alla trazione ma anche fragilità.

Nello studio di come la pressione isostatica durante la ricottura influisce sulle parti, i ricercatori hanno utilizzato una stampante 3D Intamsys Funmat HT con Markforged Tough Nylon 6.

I parametri di stampa 3D per lo studio sono stati fissati per il successo nella fabbricazione con la massima resistenza della parte. Mentre Tantillo ha subito numerosi guasti iniziali, principalmente a causa della deformazione, ha scartato quei campioni e ha continuato a perfezionare il processo, oltre a creare una camera di compressione composta dalle seguenti parti:

Alloggiamento e piastre di serraggio
Materiale di imballaggio / guarnizione
Raccordi a pressione
Pompa
Tantillo è stato sorpreso di scoprire che i test di pressione reali non si allineavano con gli aumenti di forza mostrati nei risultati pre-studio.

“Sebbene sia stato dimostrato che la cristallinità delle parti è aumentata con la ricottura, il tipico aumento della resistenza allo snervamento non l’ha accompagnato”, ha concluso Tantillo. “Allo stesso modo, con un’elevata pressione applicata, i vuoti interni erano significativamente influenzati, ma non sembravano influenzare la resistenza allo snervamento parziale. Il modulo per tutte le parti è tuttavia aumentato per tutte le barre di trazione e alcune barre di flessione. L’energia di impatto è stata fortemente influenzata dalla ricottura e diminuita per tutte le parti testate in tutte le condizioni. È stato dimostrato che la pressione e il calore applicati sono un metodo praticabile per la compattazione dei vuoti interni nelle parti FFF, ma non per aumentare le prestazioni delle parti. “

“La fragile modalità di frattura era evidente solo in un insieme di parti e parti eseguite su quelle stampate. Tutto ciò per dire che la pressione applicata come fatto in questa tesi non è un metodo di post-elaborazione praticabile per rafforzare le parti FFF. È necessario prestare maggiore attenzione per tenere conto del modo in cui la pressione viene applicata alla superficie della parte e all’ambiente in cui è trattenuta. “

Be the first to comment on "Ricottura di nylon 6 fabbricato con filamento fuso con elevata pressione isostatica"

Leave a comment