3D打印技術研究新發(fā)現 ，降低孔隙率，提高密封性

任何不成熟的研究都會存在問題，3D打印技術也不例外，研究人員對金屬3D打印部件中造成結構缺陷（氣孔）和其他缺陷的原因進行了很多研究，使用其他種類材料制成的3D打印部件也會遇到問題。3D打印的迅速發(fā)展帶動了各個相關產業(yè)的快速發(fā)展，打印質量的良莠不齊也因此成為了一個亟待解決的問題，相關產業(yè)的研究人員急需找到一種方法來保證打印件的質量統一。

針對不同形狀的物體的3D打印質量的功能評估（圖源：3dprint.com）

俄羅斯科學院'NDZelinsky有機化學研究所正在努力消除使用3D打印創(chuàng)建的PLA物體的孔隙率，并評估3D打印物體的質量，研究人員學習了一些關于3D打印過程中能產生問題的對象。

3D打印繼續(xù)快速發(fā)展，用于各種行業(yè)的3D打印件和零件的材料也一樣�；�于擠壓的3D打印技術（如熔融沉積造型（FDM））是最流行的方法之一，但為了保持這些3D打印部件的質量保持一致，我們必須找到一種方法來減少高孔隙率和不良密封屬性。

3D打印件對于液體和氣體的有效密封是其設計能夠用于研究、工業(yè)和各類實際應用的裝置的必要要求。對此，研究人員共同發(fā)表了論文，題為”Improvementofqualityof3Dprintedobjectsbyeliminationofmicroscopicstructuraldefectsinfuseddepositionmodeling”（通過消除熔融沉積中的微觀結構缺陷來提高3D打印物體的質量），該論文對團隊的最新研究成果做了解釋。

3D打印形狀的質量評估（圖源：3dprint.com）

論文介紹了一種評估3D打印對象質量的簡單而有效的方法，內容是：“融合沉積建模（FDM）的增材制造目前針對廣泛的研究和商業(yè)應用進行了優(yōu)化。FDM創(chuàng)造的產品的主要缺點是它們的質量低劣和結構缺陷（孔隙度），這在使用它們進行功能原型設計和直接數字化制造旨在與氣體和液體接觸的物體時造成障礙。

使用這種方法顯示印刷物體的壁面滲透性取決于其幾何形狀，并且在以下系列中逐漸減�。簣A柱體>立方體>金字塔>球體>圓錐體。發(fā)現細絲進料速率，壁幾何形狀和G代碼定義的壁結構是影響3D打印產品質量的主要參數。這些參數的優(yōu)化導致質量的整體提高和密封性能的改善。已經證明，使用常規(guī)打印機和標準燈絲可以實現高質量的3D打印物體。“

（A）圓柱體，（B）圓錐體，（C）球體，（D）加入的圓柱體/圓錐體，

（E）金字塔，（F）立方體。（圖源：3dprint.com）

研究人員使用的是桌面型的PicasoDesignerPRO2503D打印機，利用PLA材料以各種形狀（如球形，金字塔形，圓柱形和圓錐形）3D打印物體，然后分析物體。他們開發(fā)了一個實驗來評估3D打印產品的質量，這些產品從一個柔性管道連接到一個空氣壓縮機開始。

然后將物體放入透明的充滿水的玻璃容器內，然后通過管道施加低內部氣體壓力。這導致氣泡從物體的毛孔中散發(fā)出來，然后滲透到它的墻壁上。

孔的直徑越大，通過這個孔的氣泡形成越強烈。印刷部件表面氣泡的數量密度對應于壁內通道的密度，氣泡流動的強度和密度分別對應于孔隙的線性尺寸和密度。

這種方法可以用在所有物體上，不管形狀如何，3D打印物體的透氣性非常依賴于它的幾何形狀，甚至比擠出溫度或使用的聚合物的類型還要多。

印刷不同壁厚的圓柱形管（圖源：3dprint.com）

目前研究表明，即使使用便宜的個人3D打印機，3D打印也適用于生產具有良好密封性能的完整和功能一致的產品。當然，通過3D打印制造的每個特定案例都可能需要單獨優(yōu)化參數，特別是在更改3D打印機或燈絲材料的模型時。產品性能可能受到供料器結構，有無封閉殼體，工作平臺加熱模式，擠出機冷卻系統等的影響。盡管如此，通過適當優(yōu)化印刷條件，商用臺式3D打印機可適用于為各種應用生產密封容器。建議的質量評估程序允許通過消除結構缺陷逐漸提高3D打印物品的質量。

來源：ZOL中關村在線