3D打印技術(shù)研究新發(fā)現(xiàn) ，降低孔隙率，提高密封性

任何不成熟的研究都會(huì)存在問題，3D打印技術(shù)也不例外，研究人員對金屬3D打印部件中造成結(jié)構(gòu)缺陷（氣孔）和其他缺陷的原因進(jìn)行了很多研究，使用其他種類材料制成的3D打印部件也會(huì)遇到問題。3D打印的迅速發(fā)展帶動(dòng)了各個(gè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，打印質(zhì)量的良莠不齊也因此成為了一個(gè)亟待解決的問題，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的研究人員急需找到一種方法來保證打印件的質(zhì)量統(tǒng)一。

針對不同形狀的物體的3D打印質(zhì)量的功能評估（圖源：3dprint.com）

俄羅斯科學(xué)院'NDZelinsky有機(jī)化學(xué)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(zhì)量，研究人員學(xué)習(xí)了一些關(guān)于3D打印過程中能產(chǎn)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?；跀D壓的3D打印技術(shù)（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(zhì)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(shè)計(jì)能夠用于研究、工業(yè)和各類實(shí)際應(yīng)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(jié)構(gòu)缺陷來提高3D打印物體的質(zhì)量），該論文對團(tuán)隊(duì)的最新研究成果做了解釋。

3D打印形狀的質(zhì)量評估（圖源：3dprint.com）

論文介紹了一種評估3D打印對象質(zhì)量的簡單而有效的方法，內(nèi)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(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。FDM創(chuàng)造的產(chǎn)品的主要缺點(diǎn)是它們的質(zhì)量低劣和結(jié)構(gòu)缺陷（孔隙度），這在使用它們進(jìn)行功能原型設(shè)計(jì)和直接數(shù)字化制造旨在與氣體和液體接觸的物體時(shí)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(xiàn)細(xì)絲進(jìn)料速率，壁幾何形狀和G代碼定義的壁結(jié)構(gòu)是影響3D打印產(chǎn)品質(zhì)量的主要參數(shù)。這些參數(shù)的優(yōu)化導(dǎo)致質(zhì)量的整體提高和密封性能的改善。已經(jīng)證明，使用常規(guī)打印機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)燈絲可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的3D打印物體?！?br />

（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(jī)，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(gè)實(shí)驗(yàn)來評估3D打印產(chǎn)品的質(zhì)量，這些產(chǎn)品從一個(gè)柔性管道連接到一個(gè)空氣壓縮機(jī)開始。

然后將物體放入透明的充滿水的玻璃容器內(nèi)，然后通過管道施加低內(nèi)部氣體壓力。這導(dǎo)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(gè)孔的氣泡形成越強(qiáng)烈。印刷部件表面氣泡的數(shù)量密度對應(yīng)于壁內(nèi)通道的密度，氣泡流動(dòng)的強(qiáng)度和密度分別對應(yīng)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(gè)人3D打印機(jī)，3D打印也適用于生產(chǎn)具有良好密封性能的完整和功能一致的產(chǎn)品。當(dāng)然，通過3D打印制造的每個(gè)特定案例都可能需要單獨(dú)優(yōu)化參數(shù)，特別是在更改3D打印機(jī)或燈絲材料的模型時(shí)。產(chǎn)品性能可能受到供料器結(jié)構(gòu)，有無封閉殼體，工作平臺(tái)加熱模式，擠出機(jī)冷卻系統(tǒng)等的影響。盡管如此，通過適當(dāng)優(yōu)化印刷條件，商用臺(tái)式3D打印機(jī)可適用于為各種應(yīng)用生產(chǎn)密封容器。建議的質(zhì)量評估程序允許通過消除結(jié)構(gòu)缺陷逐漸提高3D打印物品的質(zhì)量。

來源：ZOL中關(guān)村在線