Teste de estresse injetado cola quente para impressões 3D sólidas, rápidas e baratas
Imprimir um objeto sólido (100% de enchimento) tem muitas vantagens, a saber, resistência e rigidez. No entanto, leva muito mais tempo para imprimir com alto preenchimento e, claro, leva muito mais material.
Nós da Lantern Robotics desenvolvemos uma solução interessante ao injetar o Hot Melt Adhesive (HMA) em impressões ocas (0% de enchimento). O HMA, também conhecido como cola quente, é um termoplástico com uma temperatura de fusão de cerca de 180 ° C, que permite que seja injetado em objetos impressos sem causar distorção ou deformação devido ao calor excessivo.
O resultado é um objeto impresso mais rápido e mais barato, que é completamente sólido e, dependendo da configuração da sua concha, pode ser rígido ou flexível. Veja como tentar.
O que você vai precisar:
-Glue Gun (alta temperatura para ABS, baixa para PLA) -Glue Sticks (qualquer tipo vai funcionar) -Drill ou pin vice
Passo 1: Imprima seu objeto com 0% de preenchimento. Para o nosso processo, 3-4 shells é o ideal.
Passo 2: Faça dois furos: um para injeções e outro para ventilação. Faça o buraco um ajuste apertado para a ponta da sua pistola de cola, isso permite uma boa contrapressão e evita vazamentos.
Etapa 3: Injete HMA na impressão até que a cola saia do orifício de ventilação. Deixe esfriar.
Dicas:
- Este método é melhor para objetos com vazios centrais ou grandes cavidades.
- Use uma ponta de metal de precisão (como na foto). Ele fornece muito mais controle.
- Se injetar no PLA, use a menor temperatura possível na sua cola.
- O álcool isopropílico quebra o vínculo do HMA com o que quer que esteja aderindo.
- Tenha isso em mente para limpar ou pingar alguma cola na parte externa do modelo.
- Para objetos maiores, você pode fazer furos adicionais.
- Você sempre pode adicionar os furos em seu design, o que permite um posicionamento mais preciso.
- Se usar fora ou em um ambiente de alta temperatura, cubra os orifícios com um pouco de ABS + Acetone.
Quais são os benefícios?
Custo: HMA é drasticamente mais barato que o filamento comprado de fornecedores de impressoras 3D.
Material | Custo médio |
HMA (adesivo hot melt) | US $ 5 - US $ 7,50 / kg |
ABS - Na bobina, para impressoras amadores | US $ 30 - US $ 50 / kg |
PLA - Na bobina, para impressoras amadores | US $ 30 - US $ 50 / kg |
ABS - Estilo de cartucho para máquinas profissionais | US $ 200 + / kg |
Há também guias DIY sobre a criação de suas próprias varas de cola de diferentes comprimentos, cores e materiais. Isso poderia reduzir ainda mais o custo.
Tempo: A impressão de objetos vazios leva muito menos tempo para ser impressa, pois o preenchimento é totalmente ignorado. (A economia exata de tempo depende do tamanho do objeto, é claro).
Recursos exclusivos: o HMA tem uma consistência firme, mas emborrachada. Isso dá aos objetos injetados um efeito "à prova de quebra", já que a cola os mantém juntos por dentro.
-Grande para peças que requerem ajustes de encaixe ou uma quantidade definida de flexão.
-Ajustar a quantidade de cascas do objeto impresso permite controlar a rigidez e a elasticidade da peça final injetada. 1-2 invólucros tornam o objeto mais maleável, enquanto que 3-4 invólucros conferem a rigidez do objeto necessária para engrenagens, peças estruturais, modelos etc.
E quanto a força?
Testes rudimentares foram realizados para comparar resistência à compressão e à tração das impressões injetadas de HMA com impressões contendo preenchimento tradicional. Dois conjuntos de objetos de teste foram feitos: um para o ABS e um para o PLA.
Teste de Compressão A forma da impressão, composição, porcentagens de preenchimento, temperatura de impressão, direção da carga e um número incontável de outras variáveis precisariam ser levadas em consideração para obter qualquer tipo de dados precisos de carga. Isso nem sequer menciona o equipamento de teste de precisão especializado que seria necessário. Então decidimos limitar um pouco nosso escopo e testar um tipo específico de peça impressa. Neste caso, escolhemos uma roda de robô de 60 mm.
Usando medidores com mostrador e um torno de bancada calibrado, registramos e observamos a deformação, rachaduras no casco, rebote elástico e falha dos diferentes objetos de teste.
Estas fotos mostram as rodas após o teste de compressão: ABS à esquerda, PLA à direita. Encomendados de cima para baixo, as porcentagens de preenchimento são: 0%, 50%, HMA, 100%.
Os gráficos a seguir dão uma resposta a essa pergunta:
Em que ponto de carga cada roda deforma, trinca ou deslamina onde não é mais usada?
ABS: O preenchimento de ABS de 50%, abs50, realizou o melhor sobre isso, seguido pela roda HMA injetada.
As lacunas no preenchimento dentro do abs50 permitir que ele se comprima como o objeto injetado HMA. Contudo, abs50 mantém rigidez e forma uniforme melhor do que a absHMA objeto.
o abs100 os resultados foram um pouco de surpresa. Tinha a menor quantidade de deformação, mas o estresse crescente fez com que ela cedesse bem antes do que se esperava.
(Nota lateral interessante: A expansão rápida e instantânea do ponto de falha abs100 realmente destruiu um dos nossos medidores de discagem.)
PLA: Os testes de PLA foram um pouco diferentes. o pla100 Objeto foi o vencedor claro para este teste em particular.
Nosso equipamento foi levado ao limite tentando induzir a falha, e muito menos deformar pla100 objeto. Por razões práticas e de segurança, essa leitura em particular continuará sendo um mistério.
No entanto, como você pode ver, a roda de infusão HMA é mais que suficiente para esta aplicação específica.
Também deve ser notado que a adição de HMA ao PLA normalmente quebradiço deu-lhe propriedades mais elásticas.
Comparação de resistência à tração
Com o método de teste de tração, conseguimos obter números mais precisos, já que estávamos simplesmente medindo a carga na falha.
Este equipamento foi direto. Ele consiste em um quadro de 1,8 m com uma balança suspensa (capacidade de 550 lb) e um guincho de 3500 lb reconectado para funcionar em uma voltagem mais baixa. A peça de teste impressa foi então equipada com suportes de aço que ligaram a balança e o guincho.
Para um exame aprofundado deste teste e da filmagem dos resultados, confira o vídeo abaixo.
ABS: Como você pode ver, o ABS HMA Os resultados estão diretamente no meio dos objetos de 50% e 100%. Para a maioria dos propósitos, parece que a injeção de HMA fornece força mais que adequada.
Normalmente, a maioria das impressões "somente exibição" não precisa de mais de 10-15% de preenchimento. A maioria dos pacotes de software de fatiamento padrão suas configurações de preenchimento em torno de 30%. Um enchimento de 70-80% é geralmente onde a maioria das peças estruturais são impressas. Assim, o método de injeção de HMA deve funcionar muito bem como uma substituição nas impressões aplicáveis.
PLA: O objeto PLA HMA não teve um desempenho tão bom quanto seu equivalente em ABS.
A julgar apenas por esta pequena amostra, parece que o PLA injetado com HMA não é o melhor ajuste para objetos que requerem maior resistência à tração.
Conclusão
Adicionando injeção HMA ao seu arsenal de habilidades de impressão 3D será benéfico para sua carteira e agenda. É uma maneira barata e eficaz de adicionar um pouco de reforço / reforço a peças artísticas e integridade estrutural em montagens, suportes, rodas, engrenagens e outros objetos aplicáveis.