Lagseparation i 3D-print: Hvorfor dele revner måneder senere
En del, der fejler i den første time, er et procesproblem. En del, der fejler i den fjerde måned, er et andet dyr:
den bestod inspektionen; den blev installeret; og når den først er gået i stykker, husker ingen, hvilken vagt der udskrev den.
Lagseparation i 3D-print fungerer på den måde, fordi det plan, der endelig åbner sig, allerede var det svageste plan
i den del, den blev lavet på. Tiden opfinder ikke svagheden. Den samler sig på den.
Flyet der eksisterede før nogen lastede det
En trykt væg er ikke ét enkelt stykke polymer. En filamentmaskine og en pelletmaskine bygger væggen.
på samme måde, fordi begge afgiver det som en serie af passager snarere end som én hældning, uanset om råmaterialet
ankommer som filament eller som pellets. Det er en stak af svejsede passager, der er svejset til hinanden over et smalt kontaktbånd,
og det er i det bånd, at to passager faktisk bliver til ét materiale. Alt over og under det er bulkpolymer
med den styrke, materialet tilskrives. Bindingsstyrken mellem lagene er derfor lavere end styrken af
materialet omkring det som et spørgsmål om geometri, ikke om kvalitetskontrol.
Den indbyggede retning er ikke en mangel, som en inspektion kan afvise; det er en egenskab, som tegningen sjældent nævner,
og længden gør det værre. På den største model i serien måler sengen 1.800 × 2.400 mm, så en væg
der løber i sin fulde længde bærer så mange millimeter bundet grænseflade. En del designet som om
materiale var ensartet vil til sidst overraske sin ejer.
Hvad der blev frosset fast i delen, mens den blev lavet
Restspænding i 3D-printning er prisen for at bygge en form ud af varmt materiale, der øjeblikkeligt begrænses.
af materiale, der allerede er hærdet. Hvert strøg ankommer blødt, presses mod en overflade, der ikke bevæger sig, og
størkner i den position. Ekstrudatet bærer også molekylær justering fra at blive skubbet gennem dysen,
og den linjeføring fryser, hvor den lander, så passet er stivere langs dens længde end på tværs af dens bredde.
Intet af dette viser sig ved en inspektion samme dag. En maskine med en nøjagtighed på 0,02 mm i position vil stadig bygge en
væg hvis svageste planer er usynlige for de instrumenter, der målte den; nøjagtighed siger intet om hvordan
Nå, to passager er samlet. En friskprintet del indeholder allerede en lagret last, som endnu ikke har fundet nogen steder at gå hen,
og grænsefladen er der, hvor lasten koncentreres, fordi det er den mindst kontinuerlige del af væggen. Sektion a
del, og grænsefladen er den linje, du kan finde med et blad.
Hvorfor kalenderen er en del af mekanismen
Spørg hvorfor 3D-printede dele revner med tiden, og det ærlige svar er tre processer, hvoraf ingen viser sig.
nogen interesse i den første uge. Alle tre angriber det samme fly.
Spændingsrelaksation i polymerer betyder, at et materiale under vedvarende belastning gradvist omfordeler den last, det bærer.
I en samling, der er blevet fastgjort, flytter denne omfordeling belastningen til den grænseflade, den ikke var designet til at modtage.
Krybning i 3D-printede dele er den samme sag, set som bevægelse snarere end som belastning: under et konstant træk, en bundet
Grænsefladen deformeres langsomt, og langsom deformation er, hvordan små hulrum ved svejselinjen bliver til en løbende revne.
Den tredje proces fungerer på uret snarere end kalenderen. Vibration, termisk cykling mod en nabo
ståldel og gentagne start-stop-belastninger åbner grænsefladen lidt i hver cyklus. En revne, der vokser en brøkdel
på en millimeter pr. tusind cyklusser er usynlig i en kort test og tydelig efter en sæson i brug.
Miljøet er en udløsende faktor, ikke en årsag
Eksponering er vigtigst, hvor der allerede er vedvarende trækspænding, hvorfor grænsefladen er den foretrukne
fejlstedet snarere end væggen. Fugtoptagelse, som 3D-printede dele absorberer, er ikke kosmetisk: polære polymerer tager
på vand, svulme op og blødgøre, og svulmen er ujævn gennem en tyk væg. Miljømæssige spændingsrevner gør
resten, hvor procesvæsker, olier eller rengøringsmidler ligger på en belastet overflade og åbner revner, der følger efter
det svageste fly til rådighed.
Hvor servicebelastningen rent faktisk går hen
Dele svigter langs lag, når lasten løber på tværs af dem. Den samme del, der er belastet inden for lagplanet, er langt stærkere,
og den forskel er større, end de fleste tegninger tillader. Brugsbelastningen respekterer sjældent tegningen: en bolt
tilspændt på den ene side, en beslag, der bøjer under en maskines opstart, en komponent fastholdt i begge ender.
Installationen er ofte det øjeblik, der afgør det, fordi overspænding af et fastgørelseselement sætter grænsefladen i spænding.
før delen overhovedet har udført noget arbejde.
Det er værd at tegne belastningsstien på papir, før der udskrives noget: fra fastgørelseselementet, gennem væggen, passerer det.
igennem, ind i det, delen er monteret på. Ved hvert trin har spørgsmålet kun to svar — spænding
løber med lagene, eller på tværs af dem. Hvor svaret er det andet, hører rettelsen hjemme i tegningen,
ikke i pålægsmaskinen.
Sænk oddsene, før delen forlader butikken
Start med selve grænsefladen. Lange kørsler betyder også mange grænseflader: maskinens lagområde, 0,04 mm ved
den fine ende og 0,6 mm i den grove ende, hvilket giver én væg femten gange så mange bundne planer i den ene ende
som ved den anden, og intet på tegningen siger normalt hvilken der blev brugt. En ensartet vægtykkelse langs
Lastbanen gør lignende arbejde, ligesom det at undgå overgangene fra tyndt til tykt, hvor en passage skal binde sig til en meget
større masse og de skarpe indvendige hjørner, hvor spændingen koncentreres.
Design derefter belastningen væk fra planet. Hvor en del vil opleve vedvarende spænding, orienter den, så spændingen løber
inden i lagene i stedet for på tværs af dem, og tilføj materiale hvor fastgørelseselementerne sidder. Overfladeforsegling 3D-printet
dele er værd at overveje til alt, der møder væsker eller tilbringer sin levetid i fugtig luft: en forseglet overflade bremser
fugtoptagelse og holder aggressive medier væk fra de eksponerede ender af grænsefladen.
En lastbærende del skal også udskrives med den kørsel, den tilhører. Med 42 udskriftsstørrelser i intervallet, et filnavn
vil ikke i sig selv spore en fejl tilbage til maskinen tre måneder senere; batchregistreringer vil.
Endelig skal du kontrollere, hvad der sker efter udskrivning. Bærende dele bør ikke stå i månedsvis i en ukontrolleret tilstand.
lager, og belastningskritiske dele skal monteres med et moment, du har bestemt, i stedet for et, montøren har valgt.
Konklusion
Adskillelse af 3D-printlag efter flere måneders brug er ikke uheld, og det er ikke en skjult defekt, der er gået tabt.
Det er det forudsigelige resultat af en oplagret stressfaktor, et svagt plan og et miljø, der bliver ved med at arbejde på begge dele.
Byg en mere pålidelig svejselinje, hold vedvarende belastning ude af planet, sænk miljøets hastighed, og specificér
det liv, du har brug for. Bed materialet om at bære, hvad det kan bære i den retning, det kan bære det, og den revne, der
ville være ankommet næste sæson, bliver hvor den hører hjemme – i analysen.
