Separação de camadas na impressão 3D: por que as peças racham meses depois
Uma peça que falha na primeira hora de uso é um problema de processo. Uma peça que falha no quarto mês é algo completamente diferente:
Passou na inspeção; foi instalado; e quando se rompe, ninguém se lembra em qual turno o imprimiu.
A separação de camadas na impressão 3D funciona dessa maneira porque o plano que finalmente se abre já era o plano mais frágil.
na parte do dia em que foi feita. O tempo não inventa a fraqueza. Ele a acumula.
O avião que existia antes de alguém carregá-lo.
Uma parede impressa não é uma peça sólida de polímero. Uma máquina de filamentos e uma máquina de pellets constroem essa parede.
Da mesma forma, porque ambos depositam o material em uma série de passagens, em vez de um único despejo, independentemente da matéria-prima.
Chega na forma de filamentos ou grânulos. É uma pilha de passes soldados entre si ao longo de uma estreita faixa de contato.
E é nessa faixa que duas passagens se tornam, na verdade, um único material. Tudo acima e abaixo dela é polímero maciço.
com a resistência que o material possui. A resistência da ligação entre camadas, portanto, fica abaixo da resistência de
o material ao redor é tratado como uma questão de geometria, não de controle de qualidade.
Essa direção embutida não é um defeito que uma inspeção possa rejeitar; é uma propriedade que o desenho raramente menciona.
E o comprimento piora a situação. Na maior configuração da linha, a cama mede 1.800 × 2.400 mm, então uma parede
que percorre todo o seu comprimento e possui essa quantidade de milímetros de interface colada. Uma peça projetada como se a
O material uniforme acabará por surpreender o seu dono.
O que ficou congelado na peça durante a sua produção?
A tensão residual na impressão 3D é o preço a se pagar por construir uma forma a partir de material quente que é imediatamente submetido a restrições.
por material que já endureceu. Cada passada chega macia, é pressionada contra uma superfície que não se move, e
solidifica nessa posição. O extrudado também carrega alinhamento molecular por ter sido empurrado através do bico.
e esse alinhamento se fixa onde aterrissa, de modo que a passagem é mais rígida ao longo de seu comprimento do que em sua largura.
Nada disso aparece em uma inspeção no mesmo dia. Uma máquina com precisão de 0,02 mm em sua posição ainda produzirá um
parede cujos planos mais fracos são invisíveis aos instrumentos que a mediram; a precisão nada diz sobre como
Bem, duas passagens foram unidas. Uma peça recém-impressa já está contendo uma carga armazenada que ainda não encontrou onde ir.
e a interface é onde essa carga se concentra, pois é a parte menos contínua da parede. Seção a
A parte e a interface são a linha que você pode encontrar com uma lâmina.
Por que o calendário faz parte do mecanismo?
Pergunte por que as peças impressas em 3D racham com o tempo e a resposta honesta é que são três processos, nenhum dos quais é visível.
Qualquer interesse na primeira semana. Os três atacam o mesmo avião.
Relaxamento de tensão em polímeros significa que um material sob tensão sustentada redistribui gradualmente a carga que suporta.
Em uma junta que foi fixada, essa redistribuição transfere a carga para a interface para a qual ela não foi projetada.
A fluência em peças impressas em 3D é a mesma coisa, vista como movimento em vez de carga: sob uma tração constante, uma peça colada
A interface se deforma lentamente, e é por meio dessa deformação lenta que pequenos vazios na linha de solda se transformam em uma trinca propagada.
O terceiro processo funciona com base no relógio, e não no calendário. Vibração, ciclos térmicos contra um objeto vizinho.
peça de aço, e cargas repetidas de partida e parada abrem a interface um pouco a cada ciclo. Uma rachadura que cresce uma fração
Uma variação de um milímetro por mil ciclos é imperceptível em um teste curto e torna-se óbvia após uma temporada de uso.
O ambiente é um gatilho, não uma causa.
A exposição é mais importante onde já existe tensão de tração sustentada, razão pela qual a interface é a preferida.
A falha ocorre no local da falha, e não na parede. A absorção de umidade pelas peças impressas em 3D não é apenas um problema estético: os polímeros polares absorvem umidade.
Na água, incham e amolecem, e o inchaço é irregular em uma parede espessa. O estresse ambiental causa rachaduras.
o restante, onde fluidos de processo, óleos ou agentes de limpeza se depositam em uma superfície carregada, abrem fissuras que seguem o
avião mais fraco disponível.
Para onde vai realmente a carga de serviço
As peças falham ao longo das camadas quando a carga é aplicada transversalmente a elas. A mesma peça, quando carregada no mesmo plano da camada, é muito mais resistente.
e essa diferença é maior do que a maioria dos desenhos permite. A carga de serviço raramente respeita o desenho: um parafuso
Torcido de um lado, um suporte que se flexiona durante a partida da máquina, um componente preso em ambas as extremidades.
A instalação costuma ser o momento decisivo, pois o aperto excessivo de um parafuso coloca a interface sob tensão.
antes que a peça tenha realizado qualquer trabalho.
Vale a pena traçar o caminho da carga no papel antes de imprimir qualquer coisa: desde o fixador, passando pela parede, ela vai...
através, para dentro de qualquer superfície onde a peça esteja montada. Em cada etapa, a questão tem apenas duas respostas — tensão
percorre as camadas ou as atravessa. Se a resposta for a segunda opção, a correção deve ser feita no desenho.
não está no fatiador.
Reduzindo as probabilidades antes que a peça saia da oficina.
Comece pela própria interface. Longas tiragens também significam muitas interfaces: a faixa de camadas da máquina, 0,04 mm na
A extremidade fina e a extremidade grossa de 0,6 mm permitem que uma parede suporte quinze vezes mais planos colados em uma extremidade.
como no outro, e nada no desenho geralmente indica qual foi usado. Uma espessura de parede consistente ao longo do
O caminho de carga realiza um trabalho semelhante, assim como evitar as transições de fino para grosso, onde uma camada precisa se ligar a uma superfície muito mais espessa.
maior massa e cantos internos agudos onde a tensão se concentra.
Em seguida, projete a carga afastada do plano. Onde uma peça estiver sujeita a tensão constante, oriente-a de forma que a tensão se propague.
dentro das camadas, em vez de transversalmente, e adicione material onde os fixadores se encaixam. Vedação de superfície impressa em 3D.
Vale a pena considerar a vedação de peças para qualquer coisa que entre em contato com fluidos ou passe a maior parte do tempo em ar úmido: uma superfície selada retarda a corrosão.
Absorve umidade e mantém meios agressivos longe das extremidades expostas da interface.
Uma peça estrutural também deve ser impressa junto com o lote ao qual pertence. Com 42 tamanhos de impressão disponíveis, um nome de arquivo
Por si só, não será possível rastrear uma falha até a máquina três meses depois; os registros de lote, sim.
Por fim, controle o que acontece após a impressão. Peças estruturais não devem ficar expostas por meses a um ambiente sem controle.
Em armazéns, e em componentes críticos para a carga, a instalação deve ser feita com um torque definido por você, e não com um torque escolhido pelo instalador.
Conclusão
A separação das camadas na impressão 3D, meses após o início da utilização, não é mera coincidência nem um defeito oculto que passou despercebido pelo controle de qualidade.
É o resultado previsível de uma tensão acumulada, um plano frágil e um ambiente que continua a exercer pressão sobre ambos.
Construa uma linha de solda mais confiável, mantenha a carga sustentada fora do plano, reduza a velocidade do ambiente e especifique
a vida que você precisa. Peça ao material para carregar o que ele pode carregar na direção em que ele pode carregar, e a rachadura que
O que teria acontecido na próxima temporada permanece onde pertence — na análise.
