افزایش استحکام قطعات پرینت سه بعدی

اخیرا چندین پروژه با هدف افزایش استحکام قطعات پرینت سه بعدی شده انجام گرفته است. در نوامبر سال ۲۰۱۸، دکتر آدریان بوویر موسس شرکت RepRap نشان داد که چگونه لوله های توخالی می توانند قطعات پرینت سه بعدی شده را قوی تر کنند. بعدها Stefan Hermann موسس کانال CNC Kitchen در زمینه پرینت سه بعدی در یوتیوب،Smart Infill (درصد تراکم هوشمند) را برای تولید پرینت های سه بعدی قوی تر مورد آزمایش قرار داد.

فهرست محتوای مقاله

افزایش قدرت اتصال میان لایه های قطعات پرینت سه بعدی

کای پارتی، مخترع و توسعه دهنده فیلامنت های هوشمند (lay-filaments) پس از ۱۰ سال آزمایش، روشی را توسعه داده است که می تواند قطعات پرینت سه بعدی شده با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی FFF را با کمترین تلاش مواد تقویت کند. این روش باعث افزایش چسبندگی بین لایه ها می شود. علاوه بر این، قدرت کل جسم را می توان به صورت محلی بهینه سازی کرد.

یکی از مدیران Stratasys گفت: ” Stratasys پرینترهای سه بعدی را اختراع کرد اما مشکل افزایش استحکام در جهت محور Z از آن زمان یک چالش بود. بنابراین، این می تواند یک راه حل باشد.”

این راه حل، استفاده از عناصر تقویت کننده و یا “Z-anchors” است که میتواند از ترک خوردگی لایه ها جلوگیری کرده، وزن را کاهش دهد، استاتیک محلی را در داخل جسم بهینه کرده و ضخامت دیواره را کاهش دهد.

به همین ترتیب، پرکننده های کاربردی (برای مثال، آن هایی که الکتریسیته را هدایت می کنند) می توانند به درون جسم ریخته شوند.

این فرآیند به صورت شماتیک در شکل زیر نشان داده شده است:

افزایش قدرت اتصال میان لایه های قطعات چاپ سه بعدی

افزایش قدرت اتصال میان لایه های قطعات پرینت سه بعدی

چگونگی ساخت Z-anchor برای افزایش قدرت اتصال میان لایه های قطعات پرینت سه بعدی

Z-anchor چگونه ساخته می شوند؟

دو روش وجود دارد:

Z-anchor های ساخته شده از فیلامنت ها می توانند در طول فرایند پرینت سه بعدی معمولی حفره ها را پر کنند. به این منظور، فیلامنت ها بیشتر حرارت داده می شوند تا به آرامی در محل جریان یافته و سرد شود. این اشکال حفره ای ممکن است به اندازه آن هایی که با رزین پر می شوند پیچیده نباشد. یک پرینتر سه بعدی می تواند با یک تا سه فیلامنت و یک فیلامنت ویژه برای anchors z که دارای خواص جریان مورد نیاز است، مجهز شود.
Z-anchor ساخته شده از رزین دو قسمته در طراحی کاملا آزاد هستند. با توجه به این که رزین با استفاده از پمپ های fine-dispensing (توزیع مناسب) به داخل حفره تزریق می شود، ایجاد هر شکلی (باریک و با ظرافت های هندسی) ممکن است.

چگونگی تشکیل حفره ها برای z-anchors درون جسم برای استحکام پرینت سه بعدی

این حفره ها می توانند توسط طراح در شیء قرار داده شوند. این عمل به خصوص زمانی که سختی خاصی مورد نیاز است قابل توجیه می باشد.

نرم افزار در طی فرایند برش فضای حفره را محاسبه می کند. نرم افزار محاسبات قدرت را برای رسیدن به استحکام بالا در زمان استفاده از مواد کمتر، انجام می دهد.

افزایش قدرت اتصال میان لایه های قطعات پرینت ۳ بعدی

z-Anchors ها همچنین می توانند برای ایجاد استحکام بیشتر، قبل از تزریق رزین با میله های پلاستیکی تقویت شده با فولاد یا فیبر پر شوند.

این حفره ها هم چنین می توانند با موادی که به طور خاص پایدار هستند (مقاومت کششی بالا) پر شوند. البته این امکان نیز وجود دارد که بتوان آنها را با رزین رسانا الکتریکی پر کرد.

افزایش قدرت اتصال میان لایه های قطعات پرینت سه بعدی شده

Kai در مورد پیشرفت پروژه توضیح داد: “در حال حاضر، من همراه با همکار قدیمی خود برند هاکمن که یک تمیز کننده مخصوص(۳Dwash) برای فیلانت های پشتیبانی محلول قلیایی توسعه داده است، به دنبال یافتن شرکای صنعتی یا موسسات تحقیقاتی برای تحقق این پروژه هستیم. من به دنبال شرکایی از صنعت پرینتر سه بعدی FDM، تولیدکنندگان پرینترهای سه بعدی SLS، شرکتهای نرم افزاری توسعه دهنده نرم افزار های برش و یا تولید کنندگان دوز پمپ های مخصوص می باشم. همچنین حقوق مالکیت معنوی برای این ایده ثبت شده است.

منبع: https://www.3ders.org/

برای اینکه بدانید برای سفارش یک پروژه پرینت سه بعدی چه گام هایی را باید بردارید و آشنایی با نکات مهم برای سفارش حتما مقاله سفارش پرینت سه بعدی را مطالعه کنید.

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.