उद्देश्य
TNO के कार्य लक्ष्यों में से एक Orion द्वारा प्रिंट किए गए स्पेसिमेन के मैकेनिकल गुणों को प्राप्त करना और स्थापित करना है।
उनका दूसरा लक्ष्य यह है कि Orion द्वारा निर्मित प्रत्येक स्पेसिमेन की गुणवत्ता को दृश्य रूप से और माइक्रोस्कोप से भी देखा जाए।
FDM 3D प्रिंटिंग
फ़्यूज़्ड डिपॉज़िशन मॉडलिंग (FDM), या फ़्यूज़्ड फ़िलामेंट फ़ैब्रिकेशन (FFF), एक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया है जो मटेरियल एक्सट्रूज़न परिवार से संबंधित है और सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली 3D प्रिंटिंग तकनीक है। सामान्य FDM 3D प्रिंटिंग में प्लास्टिक की क्षैतिज लेयर्स प्रिंट करने के लिए प्लास्टिक फ़िलामेंट का उपयोग किया जाता है, जिससे आमतौर पर बहुत कमज़ोर इंटर-लेयर बॉन्डिंग बनती है। इसका अर्थ है कि पार्ट की स्ट्रेंथ एनिसोट्रॉपिक (आइसोट्रॉपिक/एक समान नहीं) होती है और Z-दिशा (वर्टिकल ओरिएंटेशन) में टेन्साइल स्ट्रेंथ आमतौर पर कमज़ोर होती है।
एक लेख के अनुसार जो 3D Hubs द्वारा प्रकाशित है, "50% इनफ़िल पर ABS में क्षैतिज रूप से प्रिंट किए गए टेन्साइल टेस्ट पीस की तुलना वर्टिकल रूप से प्रिंट किए गए टेस्ट पीस से की गई, और पाया गया कि Z दिशा की तुलना में X और Y प्रिंट दिशा में उनकी टेन्साइल स्ट्रेंथ लगभग 4 गुना अधिक थी (4.4 Mpa की तुलना में 17.0 MPa) और टूटने से पहले वे लगभग 10 गुना अधिक खिंचे (0.5% की तुलना में 4.8%)।"
FDM में आमतौर पर Z दिशा में टेन्साइल स्ट्रेंथ XY की स्ट्रेंथ की 1/4 होती है। लेकिन Orion AM की तकनीक पार्ट को गर्म करने के लिए थर्मल रेडिएशन लगाकर इसका समाधान करती है, जिससे लेयर्स आपस में फ़्यूज़ हो जाती हैं और न केवल अधिक मज़बूत पार्ट्स बनते हैं, बल्कि वॉटरटाइटनेस भी प्राप्त होती है।
टेन्साइल स्ट्रेंथ
| 36.3 MPa (XY) |
| 30.7 MPa (XZ) |
| 31.0 MPa (ZX) |
E-मॉड्यूलस
| 2040 kPa (XY) |
| 1868 kPa (XZ) |
| 2096 kPa (ZX) |
थर्मल रेडिएशन हीटिंग (TRH) तकनीक
FFF प्रक्रिया के माध्यम से एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग में आमतौर पर कमज़ोर इंटर-लेयर बॉन्डिंग बनती है, विशेष रूप से PEEK जैसे हाई-परफ़ॉर्मेंस पॉलिमर के साथ। इसके परिणामस्वरूप एनिसोट्रॉपिक स्ट्रेंथ हो सकती है, जिसमें Z-ओरिएंटेशन में टेन्साइल स्ट्रेस सामग्री की स्ट्रेंथ का केवल 10% तक रह जाता है।
Orion AM की प्रोप्राइटरी तकनीक प्रिंट को सभी दिशाओं से 300 °C तक कुशलतापूर्वक गर्म करती है, जिससे इंटर-लेयर बॉन्डिंग बढ़ती है और मैकेनिकल स्ट्रेंथ में सुधार होता है। इसके परिणामस्वरूप इम्प्लांट या एयरोस्पेस पार्ट्स सहित कार्यात्मक एंड-यूज़ पार्ट्स बनते हैं।
PEEK 3D प्रिंटेड पार्ट को 300 °C तक गर्म करती TRH तकनीक
Orion TRH के साथ
-अदृश्य लेयर्स
-समरूप संरचनाएँ
-अच्छी इंटर-लेयर बॉन्डिंग
-उच्च स्ट्रेंथ
-एंड-यूज़ पार्ट्स के लिए उपयुक्त
TRH के बिना
- दिखाई देने वाली लेयर्स
-छिद्रयुक्त संरचनाएँ
-कमज़ोर इंटर-लेयर बॉन्डिंग
-कम स्ट्रेंथ
-केवल प्रोटोटाइप के लिए उपयुक्त
मैकेनिकल परिणाम
Instron यूनिवर्सल टेस्टिंग मशीन से मापे गए ISO 527-1BA स्पेसिमेन
मापन के दौरान स्ट्रेन रेट 1 mm/ पर स्थिर रखा गया
E- मॉड्यूलस 0,05% - 0,25% स्ट्रेन के रिग्रेशन स्लोप से निर्धारित किया गया।
E-मॉड्यूलस
अल्टीमेट टेन्साइल स्ट्रेंथ
निष्कर्ष
निष्कर्षतः, TNO ने पाया कि कुल मिलाकर प्रिंट किए गए पार्ट्स स्वीकार्य प्रतीत होते हैं। किनारों पर कुछ ओवर-एक्सट्रूज़न है, जिससे टेन्साइल परीक्षण के दौरान स्ट्रेस कंसन्ट्रेशन हो सकता है। TNO ने यह भी देखा कि नमूनों C170 & C185 की तुलना करने पर लेयर हीटर के कारण कोई महत्वपूर्ण मैकेनिकल अंतर नहीं देखा जा सकता। हालाँकि दोनों नमूनों की तुलना करने पर एक मामूली दृश्य अंतर दिखाई देता है, कोने कम स्पष्ट प्रतीत होते हैं। मैकेनिकल परिणामों में अधिकांशतः, TNO ने पाया कि E (box) नमूनों के लिए उच्च मॉड्यूलस मापा गया है, जो सांख्यिकीय रूप से स्पेसिमेन से भिन्न नहीं है। अंत में, TNO ने देखा कि टेन्साइल स्पेसिमेन के फ्रैक्चर कई प्रिंटेड लेयर्स के आर-पार टूटन दर्शाते हैं, जो अच्छे इंटर-लेयर आसंजन का संकेत है।
सहयोग और आभार
यह प्रोजेक्ट AMable कंसोर्टियम के सहयोग से संभव हुआ, और हम हृदय से धन्यवाद करते हैं: Phanindra Giddaluri, MonitorFish, Rob Kleijnen, Inspire AG, और अंत में Guy Bex, TNO को उनकी सहायता के लिए धन्यवाद। हम सभी के सहयोग की सराहना करते हैं।
