3D打印技术研究新发现 降低孔隙率 提高密封性
任何不成熟的研究都会存在问题，3D打印技术也不例外，研究人员对金属3D打印部件中造成结构缺陷（气孔）和其他缺陷的原因进行了很多研究，使用其他种类材料制成的3D打印部件也会遇到问题。
3D打印的迅速发展带动了各个相关产业的快速发展，打印质量的良莠不齐也因此成为了一个亟待解决的问题，相关产业的研究人员急需找到一种方法来保证打印件的质量统一。
俄罗斯科学院'NDZelinsky有机化学研究所正在努力消除使用3D打印创建的PLA物体的孔隙率，并评估3D打印物体的质量，研究人员学习了一些关于3D打印过程中能产生问题的对象。
3D打印继续快速发展，用于各种行业的3D打印件和零件的材料也一样。基于挤压的3D打印技术（如熔融沉积造型（FDM））是最流行的方法之一，但为了保持这些3D打印部件的质量保持一致，我们必须找到一种方法来减少高孔隙率和不良密封属性。
3D打印件对于液体和气体的有效密封是其设计能够用于研究、工业和各类实际应用的装置的必要要求。对此，研究人员共同发表了论文，题为”Improvementofqualityof3Dprintedobjectsbyeliminationofmicroscopicstructuraldefectsinfuseddepositionmodeling”（通过消除熔融沉积中的微观结构缺陷来提高3D打印物体的质量），该论文对团队的最新研究成果做了解释。
3D打印形状的质量评估（图源：3dprint.com）
论文介绍了一种评估3D打印对象质量的简单而有效的方法，内容是：“融合沉积建模（FDM）的增材制造目前针对广泛的研究和商业应用进行了优化。FDM创造的产品的主要缺点是它们的质量低劣和结构缺陷（孔隙度），这在使用它们进行功能原型设计和直接数字化制造旨在与气体和液体接触的物体时造成障碍。
使用这种方法显示印刷物体的壁面渗透性取决于其几何形状，并且在以下系列中逐渐减小：圆柱体>立方体>金字塔>球体>圆锥体。发现细丝进料速率，壁几何形状和G代码定义的壁结构是影响3D打印产品质量的主要参数。这些参数的优化导致质量的整体提高和密封性能的改善。已经证明，使用常规打印机和标准灯丝可以实现高质量的3D打印物体。“
（E）金字塔，（F）立方体。（图源：3dprint.com）
研究人员使用的是桌面型的PicasoDesignerPRO2503D打印机，利用PLA材料以各种形状（如球形，金字塔形，圆柱形和圆锥形）3D打印物体，然后分析物体。他们开发了一个实验来评估3D打印产品的质量，这些产品从一个柔性管道连接到一个空气压缩机开始。
然后将物体放入透明的充满水的玻璃容器内，然后通过管道施加低内部气体压力。这导致气泡从物体的毛孔中散发出来，然后渗透到它的墙壁上。
孔的直径越大，通过这个孔的气泡形成越强烈。印刷部件表面气泡的数量密度对应于壁内通道的密度，气泡流动的强度和密度分别对应于孔隙的线性尺寸和密度。
这种方法可以用在所有物体上，不管形状如何，3D打印物体的透气性非常依赖于它的几何形状，甚至比挤出温度或使用的聚合物的类型还要多。
印刷不同壁厚的圆柱形管（图源：3dprint.com）
目前研究表明，即使使用便宜的个人3D打印机，3D打印也适用于生产具有良好密封性能的完整和功能一致的产品。当然，通过3D打印制造的每个特定案例都可能需要单独优化参数，特别是在更改3D打印机或灯丝材料的模型时。产品性能可能受到供料器结构，有无封闭壳体，工作平台加热模式，挤出机冷却系统等的影响。尽管如此，通过适当优化印刷条件，商用台式3D打印机可适用于为各种应用生产密封容器。建议的质量评估程序允许通过消除结构缺陷逐渐提高3D打印物品的质量。
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