Lagerseparation i 3D-utskrifter: Varför delar spricker månader senare
En del som går sönder under sin första timme är ett processproblem. En del som går sönder under sin fjärde månad är ett annat djur:
den klarade inspektionen; den installerades; och när den väl går sönder minns ingen vilket skift som tryckte den.
Lagerseparation i 3D-utskrifter fungerar på det sättet eftersom planet som slutligen öppnas redan var det svagaste planet.
i den del den dag den gjordes. Tiden uppfinner inte svagheten. Den samlar sig på den.
Planet som existerade innan någon lastade det
En tryckt vägg är inte ett enda solidt polymerstycke. En filamentmaskin och en pelletmaskin bygger den väggen.
på samma sätt, eftersom båda avger det som en serie omgångar snarare än som en enda hällning, oavsett om råmaterialet
anländer som filament eller som pellets. Det är en stapel av strängar som svetsas samman över ett smalt kontaktband,
och det är i det bandet där två omgångar faktiskt blir ett material. Allt ovanför och under det är bulkpolymer
med den styrka som materialet tillskrivs. Bindningsstyrkan mellan lagren ligger därför under styrkan hos
materialet runt det som en fråga om geometri, inte kvalitetskontroll.
Den inbyggda riktningen är inte en defekt som en inspektion kan avvisa; det är en egenskap som ritningen sällan nämner,
och längden gör det värre. På den största versionen i serien mäter sängen 1 800 × 2 400 mm, så en vägg
som löper längs hela sin längd bär lika många millimeter bundet gränssnitt. En del utformad som om
materialet var enhetligt kommer att överraska sin ägare så småningom.
Vad som frös fast i delen medan den tillverkades
Restspänning vid 3D-utskrift är priset för att bygga en form av varmt material som omedelbart begränsas.
av material som redan har stelnat. Varje drag anländer mjukt, pressas mot en yta som inte rör sig, och
stelnar i den positionen. Extrudatet bär också molekylär inriktning genom att tryckas genom munstycket,
och den linjen fryser där den landar, så passet är styvare längs sin längd än över sin bredd.
Inget av detta syns vid en inspektion samma dag. En maskin med en noggrannhet på 0,02 mm i position kommer fortfarande att bygga en
vägg vars svagaste plan är osynliga för de instrument som mätte den; noggrannheten säger ingenting om hur
ja, två passeringar sammanfogade. En nytryckt detalj håller redan en lagrad last som ännu inte har funnit någonstans att ta vägen,
och gränssnittet är där lasten koncentreras eftersom det är den minst kontinuerliga delen av väggen. Avsnitt a
del och gränssnittet är linjen du kan hitta med ett blad.
Varför kalendern är en del av mekanismen
Fråga varför 3D-utskrivna delar spricker med tiden och det ärliga svaret är tre processer, varav ingen visar sig.
något intresse under den första veckan. Alla tre attackerar samma plan.
Spänningsrelaxation i polymerer innebär att ett material under ihållande belastning gradvis omfördelar den last det bär.
I en skarv som har fästs flyttar den omfördelningen lasten till det gränssnitt den inte var avsedd för att ta.
Krypning i 3D-utskrivna delar är samma sak, sett som rörelse snarare än belastning: under en stadig dragning, en bunden
Gränssnittet deformeras långsamt, och långsam deformation är hur små hålrum vid svetslinjen förvandlas till en löpande spricka.
Den tredje processen fungerar på klockan snarare än kalendern. Vibration, termisk cykling mot en angränsande
ståldel och upprepade start-stopp-belastningar öppnar gränssnittet lite vid varje cykel. En spricka som växer en bråkdel
på en millimeter per tusen cykler är osynlig i ett kort test och uppenbar efter en säsong i bruk.
Miljön är en utlösande faktor, inte en orsak
Exponeringen är viktigast där ihållande dragspänning redan existerar, vilket gör att gränssnittet är att föredra.
felplatsen snarare än väggen. Fuktupptaget som 3D-utskrivna delar absorberar är inte kosmetiskt: polära polymerer tar
på vatten, svälla och mjukna, och svällningen är ojämn genom en tjock vägg. Miljömässiga spänningssprickbildning gör det
resten där processvätskor, oljor eller rengöringsmedel ligger på en belastad yta och öppnar sprickor som följer efter
svagaste tillgängliga planet.
Vart servicebelastningen faktiskt går
Delar brister längs lager när lasten löper över dem. Samma del som belastas inom lagerplanet är mycket starkare,
och den skillnaden är större än vad de flesta ritningar tillåter. Tjänstbelastningen respekterar sällan ritningen: en bult
åtdragen på ena sidan, ett fäste som böjs under en maskins start, en komponent som är fasthållen i båda ändar.
Installationen är ofta det ögonblick som avgör, eftersom överåtdragning av ett fästelement sätter gränssnittet i spänning.
innan delen har utfört något arbete alls.
Det är värt att rita upp lastvägen på papper innan något skrivs ut: från fästelementet, genom väggen passerar det.
genom, in i vad än delen är monterad på. Vid varje steg har frågan bara två svar — spänning
löper med lagren, eller tvärs över dem. Om svaret är det andra, hör korrigeringen hemma i ritningen,
inte i skivaren.
Sänk oddsen innan delen lämnar verkstaden
Börja med själva gränssnittet. Långa körningar innebär också många gränssnitt: maskinens lagerområde, 0,04 mm vid
fin ände och 0,6 mm vid grov ände, vilket gör att en vägg kan bära femton gånger så många bundna plan i ena änden
som vid den andra, och ingenting i ritningen anger vanligtvis vilken som användes. En jämn väggtjocklek längs
lastbanan gör liknande arbete, liksom att undvika övergångarna från tunt till tjockt material där en passage måste binda till en mycket
större massa och de skarpa inre hörnen där spänningen koncentreras.
Konstruera sedan lasten bort från planet. Där en del kommer att utsättas för ihållande spänning, orientera den så att spänningen löper
inom lagren snarare än tvärs över dem, och lägg till material där fästelementen sitter. Ytförsegling 3D-utskriven
delar är värda att överväga för allt som möter vätska eller tillbringar sin livstid i fuktig luft: en förseglad yta saktar ner
fuktupptag och håller aggressiva medier borta från gränssnittets exponerade ändar.
En bärande del bör också skrivas ut med den körning den tillhör. Med 42 utskriftsstorlekar i intervallet, ett filnamn
i sig självt kommer inte att spåra ett fel tillbaka till maskinen tre månader senare; batchregister gör det.
Slutligen, kontrollera vad som händer efter utskrift. Bärande delar bör inte stå i månader i en okontrollerad miljö.
lager och lastkritiska delar bör installeras med ett åtdragningsmoment som du bestämt snarare än ett som montören valt.
Slutsats
Separation av lager i 3D-utskriften efter månader i drift är inte otur och det är inte en dold defekt som har halkat i kvalitet.
Det är det förutsägbara resultatet av lagrad stress, ett svagt plan och en miljö som fortsätter att verka på båda.
Bygg en mer tillförlitlig svetslinje, håll ihållande belastning borta från planet, sakta ner miljön och specificera
det liv du behöver. Be materialet att bära vad det kan bära i den riktning det kan bära det, och sprickan som
skulle ha anlänt nästa säsong stannar där den hör hemma – i analysen.
