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時間:2022-11-03 15:23:49來源:hydma 點擊:0
增材制造 (AM)，通常被稱為 3D 打印，作為一種可行的原型制作技術(shù)和高度定制的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的組件而越來越受歡迎。
HIP過程需要將3D制成品放置在壓力容器中，然后用惰性氣體（通常是氬氣）填充它。壓力不斷增加，可以超過組件的屈服強(qiáng)度，同時保持高溫。通過快速淬火，更復(fù)雜的HIP過程采用可調(diào)節(jié)的冷卻和加熱速度以及壓力水平來準(zhǔn)確調(diào)節(jié)加工部件的質(zhì)量和拉伸屬性。
熱處理對聚合物3D打印零件有什么作用？
發(fā)表在《Polymers》雜志上的最新研究側(cè)重于提高機(jī)械性能，特別是拉伸和壓縮強(qiáng)度。研究人員使用直徑為 1.75 毫米的 PETG 長絲進(jìn)行研究。結(jié)果表明，聚合物 3D 打印組件經(jīng)過熱處理后，拉伸強(qiáng)度顯著增加。具體結(jié)果為，經(jīng)過熱處理的部件具有相當(dāng)出色的抗拉強(qiáng)度，完全處理的部件在水平方向上的強(qiáng)度比未處理的樣品高 41.1%，在垂直方向上的強(qiáng)度比對照組高143.9%。破壞性壓縮測試顯示熱處理試樣的的抗壓強(qiáng)度值顯著提高，壓縮應(yīng)力高達(dá) 118 MPa。該研究成功地揭示了聚合物材料制造后熱處理的積極作用。
△抗壓強(qiáng)度的樣本平均值。研究：提高聚合物 3D 打印部件的機(jī)械性能
熱處理用于真空系統(tǒng)的 3D 打印聚丙烯零件
研究人員以 98% 的填充重疊打印并在熱處理后密封的零件進(jìn)行15次迭代，其平均值為 0.4 m Torr，95% 的置信區(qū)間為 0.2 m Torr。研究發(fā)現(xiàn)使用400攝氏度，55 秒的熱風(fēng)槍來密封易受真空影響的表面是成功的，此舉提高了所達(dá)到的最小真空壓力。
△每個填充物重疊百分比在加熱前后達(dá)到的最終壓力以及95%的置信區(qū)間
熱處理是否會影響 3D 打印組件的尺寸穩(wěn)定性？
C-CCFRC 和 S-CCFRC 分別是用于用濃縮 CCF 層和分離 CCF 層增強(qiáng)的樣品的名稱。在 100°C 和 150°C 熱處理后，CCFRCs 具有優(yōu)異的拉伸性能，盡管在 100°C 時尺寸穩(wěn)定性更好，尤其是 S-CCFRC。基質(zhì)結(jié)晶度從未處理樣品中的 17.42% 提高到 100 C 熱處理后樣品中的 22.76%，提高了 30.65%。研究還發(fā)現(xiàn)，100°C 和 200°C 的熱處理降低了試樣的滲透性。熱處理后基質(zhì)的較低滲透率趨勢與其尺寸偏移相稱。因此，高達(dá)100°C的熱處理極大提高了樣品的尺寸穩(wěn)定性。
△不同層數(shù)分布的CCFRC的熱變形圖：（a）熱處理前的C-CCFRC和（b）S-CCFRC；（c）200℃熱處理4小時后的C-CCFRC和（d）S-CCFRC。
熱處理對PLA零件的影響？
研究人員使用的是直徑為1.75 mm的PLA燈絲。xz 制造配置，190°C 的噴嘴溫度以防止試樣破損，最佳打印參數(shù)為速度 90 mm/s 和層厚為 0.3 mm。研究者對使用這些設(shè)置制造的樣品進(jìn)行 75°C 的熱后處理，結(jié)果表明彎曲應(yīng)力有增加。最后，結(jié)果表明，熱處理過程中的彈性變形和恢復(fù)并沒有顯著限制最大力。這項研究表明，可以對矯形器進(jìn)行平面 3D 打印，然后將它們扭曲以匹配人體所需的區(qū)域。
△打印的手指矯形器(a)打印后；(b)在一個手指周圍彎曲后。
總而言之，熱處理有助于增強(qiáng) 3D 打印部件的機(jī)械特性、尺寸穩(wěn)定性和光學(xué)特性。
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