Additive Manufacturing (AM), biasanya disebut sebagai pencetakan 3D, semakin populer sebagai teknik pembuatan prototipe yang layak dan komponen struktur kompleks yang sangat disesuaikan.
Efek perlakuan panas pada bagian logam 3D
Bagian logam yang dicetak 3D seringkali memerlukan langkah perlakuan panas setelah fabrikasi. Ini mengurangi tekanan internal yang terbentuk selama pembuatan dan dapat mengubah struktur mikro bagian. Perubahan mikrostruktur ini mengubah sifat tertentu seperti ketangguhan, kekerasan, dll. Diantaranya, salah satu metode memadatkan bagian logam cetak 3D secara menyeluruh untuk mengurangi porositas adalah hot isostatic pressing (HIP).
Proses HIP membutuhkan penempatan produk jadi 3D dalam bejana tekan dan kemudian mengisinya dengan gas inert, biasanya argon. Tekanan terus meningkat dan dapat melebihi kekuatan luluh komponen sambil mempertahankan suhu tinggi. Dengan pendinginan cepat, proses HIP yang lebih kompleks menggunakan tingkat pendinginan dan pemanasan yang dapat disesuaikan serta tingkat tekanan untuk secara tepat menyetel kualitas dan sifat tarik dari bagian-bagian mesin.
Apa yang dilakukan perlakuan panas untuk komponen cetak 3D polimer?
Berbagai macam geometri kompleks dapat dibuat dengan tepat melalui pencetakan 3D, namun memiliki satu kelemahan utama, yaitu kebutuhan untuk pasca-pemrosesan termal. Bagian-bagian yang dicetak 3D ini memiliki sifat mekanik yang buruk dibandingkan dengan bagian-bagian yang diproduksi dengan cetakan injeksi. Adhesi yang tidak memadai antara filamen berlapis dan lapisan bertumpuk dapat menyebabkan sifat mekanik komponen cetak 3D yang buruk.
Penelitian terbaru, yang diterbitkan dalam jurnal Polymers, berfokus pada peningkatan sifat mekanik, terutama kekuatan tarik dan tekan. Para peneliti menggunakan filamen PETG dengan diameter 1,75 mm untuk penelitian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik komponen cetak 3D polimer meningkat secara signifikan setelah perlakuan panas. Hasilnya, bagian yang diberi perlakuan panas memiliki kekuatan tarik yang cukup baik, dengan bagian yang diperlakukan penuh menunjukkan kekuatan 41,1 persen lebih tinggi pada arah horizontal daripada sampel yang tidak diberi perlakuan dan 143,9 persen lebih tinggi pada arah vertikal daripada kontrol. Pengujian kuat tekan destruktif menunjukkan peningkatan nilai kuat tekan yang signifikan untuk benda uji yang diberi perlakuan panas, dengan tegangan tekan sebesar 118 MPa. Studi ini berhasil mengungkap efek positif dari perlakuan panas pasca-fabrikasi bahan polimer.
Contoh sarana kekuatan tekan
Perlakuan Panas Bagian Polypropylene Cetak 3D untuk Sistem Vakum
Penelitian terbaru dalam Journal of Manufacturing and Materials Processing menyelidiki kelayakan penerapan proses perlakuan panas untuk merangkum polipropilena cetak 3D dalam kondisi vakum. Studi telah menemukan bahwa perlakuan panas sangat efektif untuk proses pengemasan.
Para peneliti melapisi bagian yang dicetak pada pengisian 98 persen dan disegel setelah perlakuan panas selama 15 iterasi, dengan rata-rata 0.4 m Torr dan interval kepercayaan 95 persen 0.2 m Torr. Studi ini menemukan keberhasilan menggunakan senapan panas 400 derajat , 55-kedua untuk menyegel permukaan yang sensitif terhadap vakum, meningkatkan tekanan vakum minimum yang dicapai.
Tekanan akhir dicapai sebelum dan sesudah pemanasan dan interval kepercayaan 95 persen untuk setiap persentase tumpang tindih pengisian
Apakah perlakuan panas mempengaruhi stabilitas dimensi komponen cetak 3D?
Para peneliti menerbitkan sebuah studi di Komposit Bagian A yang meneliti efek perlakuan panas pada stabilitas dan sifat tarik komposit yang diperkuat serat karbon kontinu (CCF) yang dicetak 3D. Perubahan morfologi dan dispersi lapisan yang dicetak digunakan untuk mengevaluasi stabilitas dimensi sampel. Teknologi pencetakan 3D didasarkan pada metode fabrikasi filamen fusi (FFF) yang dikenal sebagai fabrikasi filamen kontinu (CFF).
C-CCFRC dan S-CCFRC adalah nama yang digunakan untuk sampel yang ditingkatkan dengan lapisan CCF terkonsentrasi dan terpisah. Setelah perlakuan panas pada 100 derajat dan 150 derajat , CCFRC menunjukkan sifat tarik yang sangat baik, meskipun stabilitas dimensi lebih baik pada 100 derajat , terutama untuk S-CCFRC. Kristalinitas matriks meningkat dari 17,42 persen pada sampel yang tidak diberi perlakuan menjadi 22,76 persen pada sampel yang diberi perlakuan panas 100 C, meningkat sebesar 30,65 persen . Studi ini juga menemukan bahwa perlakuan panas pada 100 derajat dan 200 derajat mengurangi permeabilitas spesimen. Tren permeabilitas matriks yang lebih rendah setelah perlakuan panas sepadan dengan pergeseran ukurannya. Oleh karena itu, perlakuan panas hingga 100 derajat sangat meningkatkan stabilitas dimensi sampel.
Diagram deformasi termal CCFRC dengan distribusi nomor lapisan yang berbeda: (a) C-CCFRC dan (b) S-CCFRC sebelum perlakuan panas; (c) C-CCFRC dan (d) S-CCFRC setelah perlakuan panas pada 200 derajat selama 4 jam.
Pengaruh perlakuan panas pada bagian PLA?
Fused Deposition Modeling (FDM) adalah teknik pembuatan aditif yang populer, di mana PLA adalah bahan yang paling banyak digunakan. Dalam studi terbaru mereka, yang diterbitkan di Polymers, para peneliti mengevaluasi kinerja komponen PLA dengan 3-uji tekuk titik setelah perlakuan panas dan dengan memvariasikan orientasi bangunan, ketebalan lapisan, dan kecepatan.
Para peneliti menggunakan filamen PLA dengan diameter 1,75 mm. Konfigurasi fabrikasi xz, suhu nozzle 190 derajat untuk mencegah kerusakan spesimen, dan parameter pencetakan optimal adalah kecepatan 90 mm/s dan ketebalan lapisan 0,3 mm. Sebuah pasca-perawatan termal 75 derajat pada sampel dibuat menggunakan pengaturan ini menunjukkan peningkatan tegangan lentur. Akhirnya, hasil menunjukkan bahwa deformasi elastis dan pemulihan selama perlakuan panas tidak secara signifikan membatasi gaya maksimum. Penelitian menunjukkan bahwa orthosis dapat dicetak datar 3D dan kemudian dipelintir agar sesuai dengan area tubuh manusia yang diinginkan.
Secara keseluruhan, perlakuan panas membantu meningkatkan sifat mekanik, stabilitas dimensi, dan sifat optik dari bagian cetakan 3D.