Impactul vitezei asupra printării 3d cu filament

Scanările CT au arătat că la viteze mai mari de imprimare 3d cu filament, o suprafață mai mică a pereților duzei intră în contact cu materialul topit. Acest lucru înseamnă că o parte mai mare a secțiunii tubului este ocupată de un spațiu de aer ce se află între filament și peretele duzei/heartbreak-ului. Spre deosebire de viteza filamentului, temperatura elementului de încălzire nu are un efect considerabil asupra pernei de are formate(se observă că în cazul celor 3 temperaturi:220,240,260C – rezultatele au fost asemănătoare).

Scanările CT pot fi folosite și pentru a studia fenomene precum îndoirea filamentului în partea superioară a capului de imprimare. Rezultatele indică faptul că ondularea filamentului crește la viteze mari. O asemenea ondulare poate fi determinată de traversarea mai greoaie de către filament al orificiului duzei și intensificarea efectului de frecare odată cu creșterea vitezei de printare.

De aceea în cazul printării cu viteze mari se recomandă creșterea temperaturii. Această schimbare permite o mai bună topire al materialului, o micșorare a vâscozității și prin urmare o scădere a fenomenului de frecare la extrudare prin duză. O altă metodă ar fi lungirea zonei de topire în cadrul tubului duzei pentru a asigura indirect un timp de contact termic mărit necesar topirii materialului.

Tomografiile computerizate (CT) au arătat că, la viteze mai mari ale filamentului, o suprafață mai mică a peretelui duzei este în contact cu materialul topit. Acest lucru înseamnă că o parte mai mare a secțiunii cilindrului este ocupată de un spațiu de aer între filamentul solid și peretele duzei. Spre deosebire de viteza filamentului, influența temperaturii elementului de încălzire nu prezintă un efect vizibil asupra părții din duză umplută cu material topit. Tomografiile computerizate pot fi, de asemenea, utilizate pentru a studia fenomene precum îndoirea filamentului în partea superioară a capului de imprimare. Rezultatele indică faptul că îndoirea crește la viteze mari ale filamentului.

O evaluare a profilului de viteză a relevat o distribuție parabolică a vitezei, cu viteză zero la perete și viteză maximă în centru, pentru toate vitezele filamentului examinate (0,5 mm/s, 1,0 mm/s, 2,0 mm/s). Profilul de viteză are forma care ar fi de așteptat în cazul unui flux determinat de presiunea aplicata filamentului in momentul printarii.

Pe baza rezultatelor obținute, relația liniară observată între viteza filamentului și forța de extrudare la viteze mai mici ale filamentului poate fi atribuită unui timp suficient de topire pentru filament. Această concluzie este susținută de concordanța puternică dintre soluția numerică a unui flux izoterm și datele obținute prin raze X. Impactul brusc a forței de extrudare la viteze mai mari ale filamentului, cunoscută sub numele de zonă de tranziție, este recunoscută ca o potențială sursă de probleme de extrudare. Nicio astfel de problemă nu a fost detectată în intervalul vitezelor filamentului testate. Cu toate acestea, se recomandă, pe baza concluziilor, să se opereze capătul fierbinte în condiții care să asigure un timp suficient de topire pentru filament în secțiunea cilindrului duzei. Dacă se doresc viteze mai mari de imprimare, acest lucru necesită utilizarea unei duze cu o secțiune extinsă a cilindrului/zonei de topire pentru a compensa contactul mai redus cu peretii duzei.

Gasiti articolul complet aici:
www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860423003755

Publicat pe 2023-09-08