Lo studio rivela come l'altezza dello strato e il colore del filamento influenzano la PLA stampata in 3D

Immaginate di usare la stessa stampante 3D con materiale PLA identico,Tuttavia, la produzione di parti con caratteristiche di prestazione radicalmente diverse semplicemente modificando l'altezza dello strato o cambiando i colori dei filamentiQuesto fenomeno sconcertante non è raro nelle applicazioni di modellazione della deposizione fusa (FDM).Questo articolo esamina in che modo questi fattori apparentemente minori - altezza dello strato e colore del filamento - possono influenzare in modo significativo le proprietà meccaniche e la precisione dimensionale delle stampe in acido polilattico (PLA)., fornendo informazioni per ottimizzare i parametri della stampa 3D.

L'additive manufacturing (AM), comunemente nota come stampa 3D, sta trasformando rapidamente la produzione industriale." il suo principio fondamentale consiste nella costruzione di oggetti tridimensionali attraverso la successiva deposizione di materialeRispetto ai metodi di fabbricazione convenzionali come la lavorazione meccanica o la fusione, la stampa 3D offre vantaggi distinti:

• Efficienza in termini di costi e di tempo:L'eliminazione della necessità di attrezzature consente la produzione diretta di parti da modelli CAD, riducendo significativamente i costi e i tempi di realizzazione.
• Complessità geometrica:Facilita la fabbricazione di disegni complessi irraggiungibili con i metodi tradizionali.
• Prototipi rapidi per la produzione:Transizioni senza soluzione di continuità dalla convalida del concetto alla produzione del prodotto finale.
• Conservazione dei materiali:Costruisce componenti strato per strato, riducendo al minimo gli sprechi di materiale.

Questi vantaggi hanno stimolato l'adozione diffusa in tutti i settori industriali, educativi, medici e dei consumatori, con proiezioni di mercato che indicano una crescita sostenuta.

Tra le varie tecniche di stampa 3D, l'FDM si distingue per la sua convenienza e semplicità operativa.depositare materiale fuso in strati precisi per formare oggetti tridimensionaliIl PLA rimane il materiale FDM più diffuso a causa del suo basso punto di fusione, della facilità di stampa, della minima tossicità e delle origini rinnovabili.

La stampa 3D passa dalla prototipazione alla produzione e l'ottimizzazione dei parametri diventa fondamentale.e la consistenza superficiale dipende da numerose variabili di processo interconnesseA differenza della produzione convenzionale, la resistenza della parte FDM è determinata dalla struttura interna piuttosto che dalle proprietà del materiale sfuso.

I ricercatori hanno studiato numerosi parametri tra cui temperatura di stampa, temperatura della piastra di costruzione, spessore dello strato, velocità di stampa, orientamento, angolo raster, modello di riempimento / densità,condizioni di conservazioneTuttavia, le specifiche dei materiali (colore, diametro, produttore) e le variabili delle attrezzature (ambiente di costruzione aperto/chiuso) spesso non ricevono sufficiente attenzione negli studi.

L'altezza dello strato, in genere limitata alla metà del diametro dell'ugello, rappresenta uno dei parametri FDM più studiati.Questo compromesso tra efficienza produttiva e riproduzione dettagliata richiede un'attenta considerazione.

Il consenso accademico sull'influenza dell'altezza dello strato sulle proprietà meccaniche rimane diviso.mentre altri identificano l'altezza dello strato come il fattore predominante che influenza la resistenza alla trazione finale (UTS)La maggior parte dei ricercatori osserva un aumento dell'UTS con un'altezza di strato ridotta, anche se alcuni riferiscono relazioni inverse o intervalli intermedi ottimali.

Queste discrepanze derivano probabilmente da variazioni nelle combinazioni di parametri che creano condizioni termiche distinte, aggravate da ampi intervalli di altezza dello strato (0,06 mm a 0,6 mm) tra gli studi.

Le ricerche che esaminano l'influenza del colore sulle proprietà meccaniche del PLA in diverse altezze di strato rimangono scarse.riflettendo le ipotesi convenzionali sulla sua insignificanzaI produttori forniscono in genere dati di materiale identici per tutti i colori del PLA, tuttavia gli additivi di pigmento possono alterare il comportamento termico, influenzando l'adesione tra i strati e, in ultima analisi, le prestazioni meccaniche.

Evidenze emergenti suggeriscono variazioni UTS fino al 31% tra campioni di PLA di colore stampati in modo identico.

Una ricerca approfondita conferma l'impatto sostanziale dell'altezza dello strato sulla precisione delle parti PLA.la maggior parte degli studi dimostra una precisione dimensionale superiore con altezze di strato ridotte, anche se le deviazioni variano attraverso gli assi X, Y e Z a seconda dell'orientamento della costruzione.

Un'indagine notevole ha correlato la velocità di stampa (50-70 mm/s) e l'altezza dello strato (0,10-0,20 mm) con la precisione dimensionale per i pezzi di prova presentati.sebbene l'intervallo di altezza dello strato sia ristretto (0.10-0.20 mm) rappresentano tipici parametri di precisione del PLA.

Solo due studi identificano esplicitamente il colore del PLA come influenzante la precisione dimensionale, nessuno dei quali esamina le interazioni di altezza colori-strato.Una combinazione ottimale di orientamento del colore (bianco/grigio/nero) per la precisione, mentre un altro (usando campioni rosa/grigio/verde/trasparenti a strati di 0,5 mm) ha studiato gli effetti dei pigmenti a temperature variabili.La maggior parte degli studi manca di specifiche complete del materiale quando il colore non è una variabile controllata.

Questo studio valuta in che modo il colore PLA influenza la relazione tra l'altezza dello strato e la resistenza meccanica/precisione dimensionale nella stampa FDM.grigio) e altezza dello strato (0.05 mm, 0.10 mm, 0.15 mm, 0.20 mm) come uniche variabili mantenendo parametri di stampa coerenti, la ricerca mira a chiarire queste interazioni critiche.