در زمینه نمونه سازی سریع، فناوری مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) به دلیل راحتی و انعطاف پذیری آن به عنوان یک انتخاب اصلی ظاهر شده است.هنگام ساخت ساختارهای سه بعدی پیچیده، FDM اغلب با تنگه های زمان گیر مواجه است. برای غلبه بر این محدودیت، محققان به طور فعال در حال بررسی رویکردهای جایگزین هستند.با چاپ هیبریدی FDM همراه با فرامورینگ حرارتی که امیدوار کننده است.
1فرآیند FDM-Thermoforming: سرعت بخشیدن به چاپ سه بعدی و گسترش برنامه های کاربردی
FDM سنتی اجسام سه بعدی را با قرار دادن لایه فیلامنت ذوب شده به صورت لایه ای می سازد. در حالی که این روش دقت بالایی را ارائه می دهد،برای شکل های پیچیده یا اجزای بزرگ زمان گیر می شود.فرآیند فرمولرینگ FDM چاپ را به صورت دو بعدی ساده می کند و سپس از تکنولوژی فرمولرینگ استفاده می کند تا این ساختارهای مسطح را به شکل های سه بعدی تبدیل کند.به طور چشمگیری کاهش زمان تولید کل.
در این فرآیند ترکیبی، FDM ابتدا یک ساختار مسطح و از پیش طراحی شده را چاپ می کند.سپس این ساختار به یک دمای خاص گرم می شود تا انعطاف پذیری را قبل از شکل دادن به شکل 3D هدف با استفاده از قالب ها یا فشار پنوماتیک به دست آوردبعد از خنک شدن، محصول نهایی ظاهر می شود.
اسید پلی لاکتیک (PLA) ، یک ماده زیست تجزیه پذیر با خواص ترموفرمینگ عالی و دمای ذوب پایین، به طور گسترده ای در کاربردهای ترموفرمینگ FDM مورد استفاده قرار گرفته است.قابلیت بازیافت و سازگاری زیستی آن را برای محصولات پزشکی و بسته بندی مواد غذایی بسیار ارزشمند می کندبا این حال، سفتی ذاتی PLA استفاده از آن را در برنامه هایی که نیاز به انعطاف پذیری دارند محدود می کند.
پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) ، با انعطاف پذیری مانند لاستیک، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر آب و هوا و جذب ضربه را ارائه می دهد.ترکیب TPU با PLA باعث افزایش راحتی و عملکرد محصول می شود، در پروتزها یا تجهیزات محافظتی که TPU راحتی را فراهم می کند در حالی که PLA پشتیبانی ساختاری را حفظ می کند.
2ترکیب های چند ماده ای PLA/TPU: مزایای همبستگی
ترکیب استراتژیک PLA و TPU ویژگی های عملکرد مکمل ایجاد می کند که کاربردهای FDM-thermoforming را گسترش می دهد.خواص مختلف فیزیک شیمیایی آنها چالش های پیوند در رابط های مواد را ارائه می دهدتحقیقات فعلی بر سه روش اصلی ساخت تمرکز دارد:
-
چاپ مستقیم چند لایه ای:لایه های متناوب PLA و TPU از طریق کنترل نوزل FDM، اگرچه مستعد جداسازی است
-
رشته های از پیش مخلوط شده:مواد مخلوط کننده قبل از فشار که نیاز به تکنیک های پیشرفته تولید رشته دارد
-
رشته های کامپوزیتی:رشته های ماتریس PLA تقویت شده با TPU که خواص مکانیکی بهتری دارند
مطالعات اخیر نشان می دهد که پارامترهای چاپ بهینه شده، طرح های اتصال مکانیکی و ساختارهای بیومیمیتیک می توانند ارتباط بین لایه های PLA و TPU را به طور قابل توجهی افزایش دهند.
3دمای ترموفورمینگ: متغیر مهم
دمای ترموفورمینگ بر دقت ابعادی و قدرت پیوند در کامپوزیت های PLA / TPU تأثیر می گذارد. گرمایش ناکافی از شکل گیری مناسب جلوگیری می کند.در حالی که دمای بیش از حد خطر تخریب موادشکاف های تحقیقاتی فعلی شامل پروتکل های تست استاندارد برای ترموفارمیبلتی چند ماده و اثرات حافظه شکل است.
مطالعات مقدماتی دقت شکل را در اجزای PLA ترموفرم ارزیابی کرده اند و رفتار حافظه شکل را از طریق آزمایشات بازیابی خم کردن مشخص کرده اند.این روش ها نیاز به سازگاری برای ارزیابی سیستم های چند ماده دارند..
4بینش های تجربی: بهینه سازی پارامترهای ترموفرمینگ
- یک محدوده دمایی مطلوب وجود دارد که در آن مواد بدون تحریف پلاستیکی کافی را به دست می آورند
- قدرت اتصال بین لایه ها یک الگوی مشابه وابسته به درجه حرارت را دنبال می کند
- محتوای TPU به طور متناسب انعطاف پذیری را افزایش می دهد در حالی که سفتی را کاهش می دهد
- ترکیبات PLA/TPU دارای خواص حافظه شکل تنظیم پذیر هستند
5جهت های آینده
- بهینه سازی پارامتر چاپ پیشرفته
- فرمولاسیون مواد جدید
- تکنیک های نوآورانه ترموفرمینگ مانند شکل دادن خلاء
- مواد هوشمند با خواص سازگاری
با رشد این تکنولوژی، FDM-thermoforming آماده است تا تولید را در سراسر بخش های پزشکی، هوافضا، خودرو و الکترونیک مصرفی از طریق تولید کارآمد پیچیده،اجزای چند منظوره.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
Persian
