奥克兰大学:用更少的支撑材料消除AM工艺中的废料

发布者:匿名 2019-06-05 浏览量:936


“优化减少挤出基础上的材料浪费的工艺规划”中,奥克兰大学的研究人员研究了在依赖挤压的传统3D打印中避免后处理浪费的改进方法。支撑材料的制造也增加了每个项目的时间和费用。

在他们的研究中,作者提出了一种新的用于内外支撑生成策略,节省材料时间能量和金钱最重要的是,还减少了工业和增材制造对环境的压力。虽然3D打印和AM工艺通常被认为是环保的,但这可以改进。在许多情况下可能无法消除后处理,以稳定和保持打印物的完整性,但是在某些不需要填充的区,可以节省材料。

“内部和外部支撑结构都可以看作是与物体一起制造的不良结构”作者表示,“制造完成后,外部支撑物被化学或机械地移除并丢弃,从而浪费了所使用的材料。这通常涉及人为干预,因此耗时且昂贵。”

打印方向也是一个因素。在某些情况下改变方向,支撑物可以“最小化”。虽然研究人员提出了许多不同的策略,但研究人员建议通过消除尽可能多的内部和外部支撑来实现新的优化计划。在这项研究中,他们完成了AM流程规划的四个阶段:

•打印方向确定

•支撑生成

•切片

•路径规划

作者表示:“每个阶段都会从不同的方面影响材料的使用、打印时间和成品质量。”

AM流程中流程规划的图示

研究人员探索了基于最长可打印桥长(LPBL)和可打印阈值悬垂角(PTOA)产生支撑的方法。他们的支撑生成策略采用了一系列步骤来利用LPBL和PTOA的优势,之后需要进一步的流程规划来消除尽可能多的支撑材料。路径策略和打印方向对于支持材料的使用都至关重要,让作者重新设置与LPBL和PTOA相关的所有相应支撑支柱。

基于LPBL的两种打印路径策略中的不同支撑用途

“结果表明,所提出的战略可以大大减少材料消耗生产时间和能源消耗,使AM成为一种更加环保和可持续的制造技术”作者总结道。

“然而,由于策略是从效率和环境的角度进行优化的,因此建议的策略不能保证制造部件的机械强度,因为材料消耗最少。目前,所提出的策略可用于打印产品而没有显著的机械要求。在未来的研究中,将考虑产品的机械要求,以优化AM工艺。”

制造“U”、“O”和“A”件的最佳策略及其尺寸(单位:毫米),以及相应的生成支架和打印部件

如今,研究人员致力于开发影响我们生活的新工艺、创新和技术,但通过3D打印,防止和消除后处理和材料浪费已成为许多人的侧重点;毕竟,3D打印允许无限的创新,但我们没有足够的空间容纳塑料垃圾的浪费。因此,多年来,随着后处理自动化、废溶剂回收和再利用以及丝材回收等方法,在废预防和回收方面提出了许多不同的变化。

在不同条件下打印的样品a)打印部件的打印速度

5毫米/秒,冷却风扇转速250转/分,打印温度190℃b)部件

打印速度为95毫米/秒,冷却风扇转速为250转/分,打印温度为190℃c)打印部件打印温度为220℃,冷却风扇转速为250转/分,打印速度为35毫米/秒d)部件打印温度为175℃,冷却风扇转速为250转/分,打印速度为35毫米/秒e)打印路径图。

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