Hãy tưởng tượng sử dụng cùng một máy in 3D với vật liệu PLA giống hệt nhau,nhưng sản xuất các bộ phận với các đặc điểm hiệu suất khác nhau đáng kể chỉ bằng cách thay đổi chiều cao lớp hoặc chuyển đổi màu sợiHiện tượng khó hiểu này không phải là hiếm trong các ứng dụng mô hình hóa lắng đọng hợp kim (FDM).Bài viết này xem xét làm thế nào các yếu tố dường như nhỏ này? chiều cao lớp và màu sợi ả? có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học và độ chính xác kích thước của in axit polylactic (PLA), cung cấp thông tin chi tiết để tối ưu hóa các thông số in 3D.
Sản xuất phụ gia (AM), thường được gọi là in 3D, đang nhanh chóng biến đổi sản xuất công nghiệp." nguyên tắc cốt lõi của nó liên quan đến việc xây dựng các vật thể ba chiều thông qua sự lắng đọng vật liệu liên tụcSo với các phương pháp sản xuất thông thường như gia công hoặc đúc, in 3D mang lại những lợi thế rõ rệt:
Những lợi ích này đã thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi trên các lĩnh vực công nghiệp, giáo dục, y tế và tiêu dùng, với dự báo thị trường cho thấy tăng trưởng bền vững.
Trong số các kỹ thuật in 3D khác nhau, FDM nổi bật với giá cả phải chăng và tính đơn giản trong hoạt động.lắng đọng vật liệu nóng chảy trong các lớp chính xác để tạo ra các vật thể ba chiềuPLA vẫn là vật liệu FDM phổ biến nhất do điểm nóng chảy thấp, dễ in, độc tính tối thiểu và nguồn gốc tái tạo.
Khi in 3D chuyển từ tạo nguyên mẫu sang sản xuất, tối ưu hóa tham số trở nên quan trọng.và kết cấu bề mặt phụ thuộc vào nhiều biến thể quá trình liên quan đến nhauKhông giống như sản xuất thông thường, sức mạnh của bộ phận FDM được xác định bởi cấu trúc bên trong chứ không phải là tính chất vật liệu lớn.
Các nhà nghiên cứu đã điều tra nhiều thông số bao gồm nhiệt độ in, nhiệt độ tấm xây dựng, độ dày lớp, tốc độ in, định hướng, góc raster, mẫu / mật độ điền,Điều kiện lưu trữTuy nhiên, các thông số kỹ thuật vật liệu (màu sắc, đường kính, nhà sản xuất) và các biến số thiết bị (môi trường xây dựng mở / đóng) thường không được chú ý đầy đủ trong các nghiên cứu.
Chiều cao lớp - thường giới hạn ở một nửa đường kính vòi - đại diện cho một trong những thông số FDM được nghiên cứu nhiều nhất.Sự cân bằng giữa hiệu quả sản xuất và việc sao chép chi tiết đòi hỏi phải xem xét cẩn thận.
Sự đồng thuận về ảnh hưởng của độ cao lớp lên tính chất cơ học vẫn còn chia rẽ.trong khi những người khác xác định chiều cao lớp là yếu tố chiếm ưu thế ảnh hưởng đến độ bền kéo cuối cùng (UTS)Các phát hiện mâu thuẫn tồn tại về xu hướng. Hầu hết các nhà nghiên cứu quan sát thấy tăng UTS với độ cao lớp giảm, mặc dù một số báo cáo các mối quan hệ nghịch đảo hoặc phạm vi trung gian tối ưu.
Những sự khác biệt này có thể xuất phát từ sự thay đổi trong sự kết hợp các tham số tạo ra các điều kiện nhiệt khác nhau, làm trầm trọng thêm bởi phạm vi độ cao lớp rộng (0,06mm đến 0,6mm) trong các nghiên cứu.
Nghiên cứu kiểm tra ảnh hưởng của màu sắc đến tính chất cơ học của PLA trên các lớp khác nhau vẫn còn khan hiếm.phản ánh các giả định thông thường về sự vô nghĩa của nóCác nhà sản xuất thường cung cấp dữ liệu vật liệu giống hệt nhau cho tất cả các màu PLA, tuy nhiên các chất phụ gia sắc tố có thể thay đổi hành vi nhiệt ảnh hưởng đến độ dính giữa lớp và cuối cùng là hiệu suất cơ học.
Bằng chứng mới cho thấy sự khác biệt UTS lên đến 31% giữa các mẫu PLA in màu giống hệt nhau. Tuy nhiên, không có nghiên cứu nào hiện có phân tích toàn diện sự tương tác màu sắc và chiều cao lớp trên UTS.
Nghiên cứu sâu rộng xác nhận chiều cao lớp có tác động đáng kể đến độ chính xác của PLA.Hầu hết các nghiên cứu cho thấy độ chính xác kích thước cao hơn với độ cao lớp giảm, mặc dù độ lệch khác nhau trên các trục X, Y và Z tùy thuộc vào định hướng xây dựng.
Một nghiên cứu đáng chú ý liên quan đến tốc độ in (50-70mm / s) và chiều cao lớp (0,10-0,20mm) với độ chính xác kích thước cho các mảnh thử nghiệm nổi bật.mặc dù phạm vi chiều cao lớp hẹp (0.10-0.20mm) đại diện cho các chuẩn độ chính xác PLA điển hình.
Chỉ có hai nghiên cứu xác định rõ ràng màu PLA ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước, không có nghiên cứu tương tác chiều cao lớp màu.Một kết hợp định hướng màu tối ưu được thiết lập (trắng / xám / đen) để chính xác, trong khi một mẫu khác (sử dụng các mẫu màu hồng / xám / xanh lá cây / minh bạch ở các lớp 0,5 mm) đã nghiên cứu tác dụng của sắc tố ở nhiệt độ khác nhau.Hầu hết các nghiên cứu thiếu các thông số kỹ thuật vật liệu hoàn chỉnh khi màu sắc không phải là một biến được kiểm soát.
Nghiên cứu này đánh giá cách màu PLA ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa chiều cao lớp và cả sức mạnh cơ học / độ chính xác kích thước trong in FDM.màu xám) và chiều cao lớp (0.05mm, 0.10mm, 0.15mm, 0.20mm) là các biến duy nhất trong khi duy trì các thông số in phù hợp, nghiên cứu nhằm mục đích làm rõ các tương tác quan trọng này.
