ลองจินตนาการว่าใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเดียวกัน กับวัสดุ PLA ที่เหมือนกันแต่การผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติการทํางานที่แตกต่างกันอย่างมาก เพียงแค่การเปลี่ยนแปลงความสูงชั้นหรือเปลี่ยนสีเส้นใยปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนนี้ไม่ใช่เรื่องแปลกในแอปพลิเคชั่น Fused Deposition Modeling (FDM)บทความนี้พิจารณาว่า ปัจจัยที่ดูเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้ ความสูงชั้นและสีเส้นใย สามารถส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลและความแม่นยําของมิติของพิมพ์กรดโพลีแลคติก (PLA) ได้อย่างไร, ให้ความรู้ในการปรับปรุงปริมาตรการพิมพ์ 3 มิติ
การผลิตสารสกัด (AM) หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อการพิมพ์ 3D กําลังเปลี่ยนการผลิตอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็ว"หลักการหลักของมันเกี่ยวกับการสร้างวัตถุสามมิติเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการผลิตแบบปกติ เช่น การแปรรูปหรือการโยน, การพิมพ์ 3D มีข้อดีที่ชัดเจน:
ผลประโยชน์เหล่านี้ได้กระตุ้นการรับใช้อย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรม, การศึกษา, การแพทย์ และการบริโภค โดยการคาดการณ์ของตลาดชี้ให้เห็นถึงการเติบโตอย่างต่อเนื่อง
ระหว่างเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติต่าง ๆ FDM ยืนยันว่ามีราคาถูกและง่ายในการใช้งานการฝากวัสดุหลอมลงในชั้นที่แม่นยํา เพื่อสร้างวัตถุสามมิติ. PLA ยังคงเป็นวัสดุ FDM ที่แพร่หลายที่สุดเนื่องจากจุดละลายต่ํา, ความง่ายในการพิมพ์, ความเป็นพิษอย่างน้อย, และต้นกําเนิดที่สามารถปรับปรุงได้. มีให้เลือกในหลายสี, PLA ให้บริการกับการใช้งานที่หลากหลาย
ในขณะที่การพิมพ์ 3D เปลี่ยนจากการสร้างต้นแบบสู่การผลิต การปรับปรุงปารามิเตอร์กลายเป็นสิ่งสําคัญ คุณภาพของผลิตภัณฑ์สุดท้ายและเนื้อเยื่อพื้นผิวขึ้นอยู่กับตัวแปรกระบวนการที่เชื่อมโยงกันมากมายไม่เหมือนกับการผลิตแบบปกติ ความแข็งแรงของชิ้นส่วน FDM ถูกกําหนดโดยโครงสร้างภายในมากกว่าคุณสมบัติของวัสดุจํานวนมาก
นักวิจัยได้วิจัยปริมาตรหลายอย่างรวมถึง อุณหภูมิการพิมพ์ อุณหภูมิแผ่นการสร้าง ความหนาชั้น ความเร็วการพิมพ์ การตั้งทิศทาง มุมราสเตอร์ รูปแบบการเติม / ความหนาสภาพการเก็บรักษา, หลังการแปรรูปและการแก่ตัว แต่สเปคของวัสดุ (สี, กว้าง, ผู้ผลิต) และตัวแปรของอุปกรณ์ (สภาพแวดล้อมการสร้างเปิด/ปิด) มักได้รับความสนใจไม่เพียงพอในการศึกษา
ความสูงของชั้น ช่วงส่วนใหญ่จํากัดแค่ครึ่งของกว้างของจมูก เป็นหนึ่งจากปริมาตร FDM ที่ได้รับการศึกษามากที่สุด ขณะที่ความสูงของชั้นที่เพิ่มขึ้นลดเวลาการพิมพ์ แต่มันเสี่ยงความละเอียดของชิ้นการทุ่มเทระหว่างประสิทธิภาพการผลิต และการผลิตรายละเอียด ต้องพิจารณาอย่างละเอียด.
ความเห็นตกลงทางวิชาการเกี่ยวกับอิทธิพลของความสูงชั้นต่อคุณสมบัติทางกลยังคงแบ่งแยกขณะที่อีกบางคนระบุความสูงชั้นเป็นปัจจัยที่สําคัญที่ส่งผลต่อความแข็งแรงในการดึง (UTS)ผลการค้นพบที่ขัดแย้งกันเกี่ยวกับแนวโน้มนักวิจัยส่วนใหญ่สังเกต UTS เพิ่มขึ้นกับความสูงชั้นที่ลดลง แม้ว่าบางรายรายงานความสัมพันธ์กลับกันหรือช่วงระหว่างที่ดีที่สุด
ความแตกต่างเหล่านี้อาจมาจากความแตกต่างในการรวมตัวค่าที่สร้างสภาพอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ซึ่งเพิ่มขึ้นด้วยช่วงความสูงชั้นที่กว้าง (0.06 mm ถึง 0.6 mm) ระหว่างการศึกษา
การวิจัยที่ตรวจสอบอิทธิพลของสีต่อคุณสมบัติกลของ PLA ระหว่างความสูงชั้นที่แตกต่างกันยังคงหายากสะท้อนความคาดเดาทั่วไปเกี่ยวกับความไม่สําคัญของมันผู้ผลิตมักจะให้ข้อมูลวัสดุที่เหมือนกันสําหรับสี PLA ทั้งหมด แต่สารเสริมสีอาจเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมทางความร้อน
หลักฐานที่กําลังเกิดขึ้นชี้ให้เห็นถึงความแตกต่างของ UTS ถึง 31% ระหว่างตัวอย่าง PLA สีที่พิมพ์เหมือนกัน. อย่างไรก็ตาม, ไม่มีการศึกษาที่มีอยู่วิเคราะห์อย่างครบถ้วนการปฏิสัมพันธ์สีและความสูงชั้นบน UTS.
การวิจัยที่กว้างขวางยืนยันว่า ความสูงชั้นมีผลต่อความแม่นยําของชิ้นส่วน PLAการศึกษาส่วนใหญ่แสดงให้เห็นถึงความแม่นยําด้านมิติที่สูงกว่า ด้วยความสูงชั้นที่ลดลง, แม้ว่าความเบี่ยงเบนจะแตกต่างกันข้ามแกน X, Y และ Z ขึ้นอยู่กับแนวโน้มการสร้าง
การวิจัยหนึ่งที่น่าสนใจเชื่อมโยงความเร็วการพิมพ์ (50-70 มม/วินาที) และความสูงชั้น (0.10-0.20 มม) กับความแม่นยําด้านมิติสําหรับชิ้นทดสอบที่นําเสนอแม้ว่าระยะความสูงชั้นแคบ (0.10-0.20mm) เป็นมาตรฐานความละเอียด PLA แบบปกติ
มีเพียงสองการศึกษาที่ระบุสี PLA อย่างชัดเจนว่ามีผลต่อความแม่นยําของมิติ ไม่มีการศึกษาปฏิสัมพันธ์ความสูงของชั้นสีการผสมผสานสีที่ดีที่สุด (สีขาว / สีเทา / สีดํา) สําหรับความแม่นยํา, ขณะที่อีกตัวอย่างหนึ่ง (ใช้ตัวอย่างสีชมพู / สีเทา / เขียว / ทรัพยากรในชั้น 0.5 มม.) ศึกษาผลกระทบของสีสันในอุณหภูมิที่แตกต่างกันการศึกษาส่วนใหญ่ขาดรายละเอียดของวัสดุที่สมบูรณ์แบบ เมื่อสีไม่ใช่ตัวแปรที่ควบคุม.
การศึกษานี้ประเมินวิธีการ PLA สีมีอิทธิพลต่อความสัมพันธ์ระหว่างความสูงชั้นและทั้งความแข็งแรงทางกล / ความแม่นยํามิติในการพิมพ์ FDM โดยแยกสี (ธรรมชาติ, ดํา, แดง,สีเทา) และความสูงชั้น (0.05 มิลลิเมตร, 0.10 มิลลิเมตร, 0.15 มิลลิเมตร, 0.20 มิลลิเมตร) เป็นตัวแปรเดียวในขณะที่รักษาปารามิตรการพิมพ์ที่สม่ําเสมอ, การวิจัยมีเป้าหมายที่จะทําความชัดเจนการปฏิสัมพันธ์สําคัญเหล่านี้.
