Valutazione del deterioramento delle proprietà meccaniche delle strutture di acido polilico (lattico) PLA dopo una fabbricazione da filamenti fusi da una Stampante 3D

Giappone: i ricercatori presentano vari modelli di riempimento per testare il deterioramento delle strutture PLA stampate in 3D

Il PLA è spesso il materiale di scelta per gli utenti impegnati nella stampa 3D di fabbricazione di filamenti fusi (FFF). Conosciuto per le sue caratteristiche ecocompatibili, il materiale è il materiale di stampa 3D desktop più diffuso in tutto il mondo. Di recente, i ricercatori giapponesi dell’Aichi Institute of Technology ( AIT ) hanno messo alla prova il PLA, delineandone i risultati nel loro articolo pubblicato di recente,

Mentre il PLA dovrebbe essere forte, gli autori hanno sperimentato diversi modelli di stampa (si potrebbero usare anche i termini di riempimento, percorso della testina o percorsi utensile ma i ricercatori utilizzano i modelli di scansione come termine qui) e come possono influenzare la stampa 3D, principalmente esaminare il potenziale di deterioramento del PLA. Il team di ricerca ha valutato le strutture stampate in 3D dopo aver utilizzato quattro diversi modelli di scansione:

Cross-tratteggiato (a angoli diagonali opposti alla direzione di trazione)
La forza nelle proprietà meccaniche è stata quindi esaminata mentre valutavano lo stress massimo, il modulo di Young e l’energia di rottura. Per creare i campioni di prova è stata utilizzata una stampante 3D Lepton2 FFF, con il software Simplify3D che affetta e controlla utilizzato nel processo di progettazione. Alcuni dei campioni sono stati prodotti tramite stampa 3D, e alcuni sono stati realizzati attraverso i tradizionali processi di stampaggio a iniezione (IM) (fabbricati da un apparato IM desktop ultra-compatto). Dopo la stampa, i pezzi sono stati immersi in soluzione salina:

“Dopo che i pezzi di prova formati da diversi modelli di scansione degli ugelli sono stati immersi, hanno mostrato differenze nelle velocità con cui le loro tensioni di trazione massime si sono deteriorate e le loro masse sono aumentate attraverso l’assorbimento di acqua”, hanno affermato i ricercatori. “Le influenze dei pattern di scansione potrebbero essere classificate in due tipi: l’influenza del pattern di scansione unidirezionale e l’influenza del pattern di scansione bidirezionale. I dati ottenuti in questa ricerca verranno applicati alla progettazione strutturale quando la stampante FFF 3D viene impiegata per la fabbricazione di strutture con filamento PLA. “

Mentre i campioni sembravano praticamente identici in un primo momento, a stretto controllo, c’erano differenze nelle superfici di ogni struttura. È stato valutato lo stress da trazione e si è dimostrato che lo stress da trazione di ciascun pezzo aumenta con il carico. Gli autori hanno dichiarato che ogni pezzo ha raggiunto il massimo stress con una tensione del 5-6%; in seguito, sono diminuiti molto improvvisamente o gradualmente. Il pezzo di prova creato dallo stampaggio a iniezione è interessante poiché è stato creato con una tecnologia diversa. È stato riportato che resiste al più grande sforzo di trazione massimo medio rispetto agli altri campioni, insieme al più grande modulo medio di Young. Nel testare i pezzi dopo l’immersione per determinati periodi, tuttavia, gli autori riportano che lo stress massimo medio è sceso.

Inoltre, non erano in grado di valutare i pezzi del test IM o quelli creati con modelli di scansione unidirezionali perché “inevitabilmente si rompevano” mentre venivano inseriti nelle maschere di trazione per la valutazione.

“Nel test di immersione, la resistenza a trazione massima si è deteriorata più rapidamente nei pezzi di prova fabbricati dai modelli di scansione unidirezionale rispetto ai pezzi di prova fabbricati dai modelli di scansione bidirezionale”, hanno concluso i ricercatori. “Mentre i provini fabbricati dal modello di scansione unidirezionale assorbivano l’acqua più lentamente dei provini fabbricati dai modelli bidirezionali di scansione durante la fase iniziale di immersione (15 giorni), la quantità totale di acqua assorbita era maggiore dopo 30 giorni di immersione .

“Questi risultati indicano che il modello di scansione degli ugelli influisce sia sulle caratteristiche di resistenza di una struttura sia sul tasso di deterioramento della resistenza in relazione alla velocità di assorbimento dell’acqua. I risultati ottenuti in questo documento saranno applicati al lavoro di progettazione usando PLA con stampanti 3D FFF. “

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