Test della forza di sfere di PLA stampate in 3D
Ricercatori rumeni hanno studiato le proprietà meccaniche delle parti fabbricate con acido polilattico, rilasciando i dettagli del loro recente studio in ” Comportamento meccanico delle parti sferiche cave in PLA stampate in 3D sotto compressione assiale “.
Spesso utilizzati nella costruzione di cuscinetti e giunti sferici, le parti sferiche di solito aiutano come intermedi nel movimento di altri componenti; ad esempio, possono consentire la rotazione o far scorrere uniformemente una parte verso un’altra. Le sfere piene tendono ad essere più rigide, mentre le sfere della caverna sono elastiche.
Gli utenti possono utilizzare materiali sia metallici che non metallici e gli autori notano che “la plastica presenta un interesse particolare”. In questo studio, i ricercatori si sono concentrati sulle sfere delle caverne prodotte dalla plastica durante la compressione.
Sebbene esistano numerosi metodi per la fabbricazione di parti, la produzione additiva è di interesse per gli autori di questo studio, soprattutto in termini dei seguenti risultati:
Ruvidezza della superficie
Proprietà del livello di superficie
Omogeneità materiale
“Nel caso del processo tecnologico di fabbricazione delle parti sferiche, alcuni fattori di input del processo possono influenzare la rugosità superficiale del prodotto finale”, spiegano i ricercatori. “Se la stampa 3D viene presa in considerazione come soluzione di produzione, il processo sembra essere abbastanza semplice e di buona qualità dal punto di vista della superficie.”
“In pratica, esistono alcuni tipi importanti di sollecitazioni che sono convenienti per gli usi tecnici delle parti. Ad esempio, lo stress da compressione rivela quanto è resistente una parte sferica sotto una certa forza fino a quando la parte non viene deformata e perde le proprietà di essere utilizzata. “
Una parte vuota del campione è stata stampata in 3D per comprendere meglio le proprietà meccaniche tipiche, insieme alla resistenza alla compressione e al comportamento elastico.
“A volte ci sono situazioni in cui il comportamento elastico sotto le forze assiali di compressione è di interesse tecnico e funzionale”, hanno detto gli autori.
Il campione è stato composto in un disegno ortogonale L9 Taguchi, con quattro diverse variabili per tre livelli sperimentali. Nove combinazioni sono considerate totali con quel particolare design, rivelando gli effetti dei test di compressione assiale. È stata preparata una simulazione, utilizzando il metodo degli elementi finiti, offrendo informazioni sul comportamento materiale prima di iniziare la ricerca formale, oltre a fornire assistenza nelle proiezioni per la generazione di crack.
Il campione di prova è stato stampato con PLA argento metallizzato su Ultimaker 2+ , senza finitura consentita dopo la fabbricazione, per evitare che nuovi elementi introdotti nella parte possano influire sui test di compressione.
“Si potrebbero notare le somiglianze tra i comportamenti sferici in plastica delle parti vuote simulati utilizzando il metodo degli elementi finiti e il comportamento reale dimostrato dai test sperimentali; ciò significa che le considerazioni formulate durante l’analisi teorica delle condizioni di deformazione delle parti sferiche erano corrette ”, hanno concluso gli autori.
“L’analisi del modello ha mostrato che la massima influenza sull’elasticità delle parti è stata esercitata dalla temperatura della lastra di stampa. Come previsto, l’aumento dello spessore della parete della parte determina un aumento dell’elasticità della parte sferica in plastica. In futuro, potrebbero essere sviluppati esperimenti estesi per valutare l’effetto esercitato anche da altri fattori di input del processo di fabbricazione sul comportamento delle parti sotto sforzo di compressione assiale. “
Simulazione mediante il metodo degli elementi finiti della nuova forma della parte cava sferica in plastica sotto l’azione della forza di compressione assiale (spessore della parete h = 2 mm, forza assiale max. Fa = 7.189,97 daN)