Une étude révèle comment la hauteur de couche et la couleur du filament affectent l'impression 3D en PLA

Imaginez utiliser la même imprimante 3D avec le même matériau PLA,mais produisant des pièces avec des caractéristiques de performance radicalement différentes simplement en modifiant la hauteur de la couche ou en changeant les couleurs des filamentsCe phénomène déroutant n'est pas rare dans les applications de modélisation de dépôt fusionné (FDM).Cet article examine comment ces facteurs, apparemment mineurs, la hauteur de la couche et la couleur du filament peuvent influencer de manière significative les propriétés mécaniques et la précision dimensionnelle des impressions à l'acide polylactique (APP)., fournissant des informations pour optimiser les paramètres d'impression 3D.

La fabrication additive (AM), communément appelée impression 3D, est en train de transformer rapidement la production industrielle." son principe de base consiste à construire des objets tridimensionnels par dépôt de matériaux successifsPar rapport aux méthodes de fabrication classiques comme l'usinage ou la coulée, l'impression 3D offre des avantages distincts:

• Efficacité des coûts et du temps:L'élimination du besoin d'outillage permet la production directe de pièces à partir de modèles CAO, ce qui réduit considérablement les coûts et les délais.
• Complicité géométrique:Il facilite la fabrication de conceptions complexes impossibles à réaliser par des méthodes traditionnelles.
• Prototypage rapide à la production:Transitions transparentes de la validation du concept à la fabrication du produit final.
• Conservation des matériaux:Construit des composants couche par couche, minimisant le gaspillage de matériaux.

Ces avantages ont stimulé l'adoption généralisée dans les secteurs industriel, éducatif, médical et de consommation, les projections du marché indiquant une croissance soutenue.

Parmi les différentes techniques d'impression 3D, le FDM se distingue par son abordabilité et sa simplicité de fonctionnement.dépôt de matières fondues en couches précises pour former des objets tridimensionnelsLe PLA reste le matériau FDM le plus répandu en raison de son faible point de fusion, de sa facilité d'impression, de sa toxicité minimale et de ses origines renouvelables.

L'impression 3D passe du prototypage à la fabrication et l'optimisation des paramètres devient essentielle.La structure de la surface et la texture de la surface dépendent de nombreuses variables de processus interdépendantesContrairement à la fabrication conventionnelle, la résistance des pièces FDM est déterminée par la structure interne plutôt que par les propriétés du matériau en vrac.

Les chercheurs ont étudié plusieurs paramètres, notamment la température d'impression, la température de fabrication de la plaque, l'épaisseur de la couche, la vitesse d'impression, l'orientation, l'angle de raster, le motif de remplissage/la densité,conditions de stockageCependant, les spécifications des matériaux (couleur, diamètre, fabricant) et les variables de l'équipement (environnement de construction ouvert/fermé) reçoivent souvent une attention insuffisante dans les études.

La hauteur de couche, généralement limitée à la moitié du diamètre de la buse, représente l'un des paramètres FDM les plus étudiés.Ce compromis entre l'efficacité de la production et la reproduction détaillée nécessite une attention particulière.

Le consensus académique concernant l'influence de la hauteur de la couche sur les propriétés mécaniques reste divisé.tandis que d'autres identifient la hauteur de la couche comme le facteur prédominant affectant la résistance à la traction finale (UTS)Des résultats contradictoires existent en ce qui concerne les tendances. La plupart des chercheurs observent une augmentation de l'UTS avec une hauteur de couche réduite, bien que certains rapportent des relations inverses ou des plages intermédiaires optimales.

Ces écarts proviennent probablement de variations dans les combinaisons de paramètres créant des conditions thermiques distinctes, aggravées par de larges plages de hauteur de couche (0,06 mm à 0,6 mm) dans les études.

Les recherches portant sur l'influence de la couleur sur les propriétés mécaniques du PLA à travers différentes hauteurs de couche restent rares.Il s'agit d'un projet de loi qui reflète les hypothèses conventionnelles sur son insignifiance.Les fabricants fournissent généralement des données de matériaux identiques pour toutes les couleurs PLA, mais les additifs de pigment peuvent modifier le comportement thermique affectant l'adhérence entre les couches et, en fin de compte, les performances mécaniques.

Des preuves émergentes suggèrent des variations de UTS allant jusqu'à 31% entre des échantillons de PLA de couleur imprimée identique.

Des recherches approfondies confirment l'impact important de la hauteur des couches sur la précision des pièces en PLA.la plupart des études démontrent une précision dimensionnelle supérieure avec des hauteurs de couche réduites, bien que les écarts varient sur les axes X, Y et Z en fonction de l'orientation de la construction.

Une enquête notable a corrélé la vitesse d'impression (50-70 mm / s) et la hauteur de couche (0,10-0,20 mm) avec la précision dimensionnelle des pièces d'essai présentées.même si la plage de hauteur de couche est étroite (0.10-0.20 mm) représente des référentiels de précision PLA typiques.

Seules deux études identifient explicitement la couleur PLA comme affectant la précision dimensionnelle, aucune n'examinant les interactions de hauteur couleur-couche.Une combinaison optimale d'orientation des couleurs (blanc/gris/noir) est établie pour une précision, tandis qu'un autre (utilisant des échantillons roses/gris/verts/transparents à des couches de 0,5 mm) a étudié les effets des pigments à des températures variables.La plupart des études manquent de spécifications complètes du matériau lorsque la couleur n'est pas une variable contrôlée.

Cette étude évalue comment la couleur PLA influence la relation entre la hauteur de la couche et la résistance mécanique et la précision dimensionnelle dans l'impression FDM.grise) et hauteur de couche (0.05 mm, 0.10 mm, 0.15 mm, 0.20 mm) comme seules variables tout en maintenant des paramètres d'impression cohérents, la recherche vise à clarifier ces interactions critiques.