Erfahren Sie, welche Faktoren bei der Auswahl der richtigen Düsengröße für den 3D-Druck zu berücksichtigen sind und was bei der Autoklav-Werkzeugausstattung im Großformat-3D-Druck zu beachten ist.
Wenn Sie 3D-Druck-Autoklav-Werkzeugausstattung herstellen, ist es wichtig, die Grundlagen der CTE-Werte der verwendeten Materialien zu kennen. Wenn Sie diese kennen, können Sie besser verstehen, wie sich das 3D-Druckteil im Autoklaven verhält und was Sie erwarten können.
Autoklav-Werkzeuge werden in der Regel bei der Herstellung von Verbundwerkstoffteilen in der Luft- und Raumfahrt oder in der High-End-Automobilindustrie eingesetzt. Die Werkzeuge müssen während des Aushärtungsprozesses des Verbundwerkstoffs hohen Temperaturen und Drücken standhalten können. Der großformatige 3D-Druck ist eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Autoklav-Werkzeugen, da er die schnelle und präzise Erstellung komplexer Formen ermöglicht.
Eine der Herausforderungen bei Autoklav-Werkzeugen im Allgemeinen ist die Wärmeausdehnung des Werkzeugmaterials. Wenn man ein Material erhitzt, dehnt es sich aus. Wenn es abkühlt, zieht es sich wieder zusammen. Dies gilt auch für 3D-gedruckte Werkzeuge.
Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) ist ein Maß dafür, wie stark sich ein Material bei Temperaturänderungen ausdehnt oder zusammenzieht. Wenn sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werkzeugmaterials erheblich vom Wärmeausdehnungskoeffizienten des aushärtenden Verbundmaterials unterscheidet, kann dies zu Verformungen und Defekten im Verbundteil führen. Daher ist es wichtig, das Material für die 3D-gedruckten Autoklav-Werkzeuge sorgfältig auszuwählen und seinen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu berücksichtigen. Zu den Materialien, die üblicherweise für Autoklav-Werkzeuge verwendet werden, gehören Invar oder Epoxidschaum mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
In einer idealen Welt wäre der CTE-Wert des Verbundmaterials und des Materials für den großformatigen 3D-Druck, das für die Werkzeuge verwendet wird, gleich. In diesem Fall ist auch die Ausdehnung beider Materialien im Autoklaven gleich.
LFAM im Vergleich zu herkömmlichen Formen und Werkzeugen Der große Unterschied zwischen herkömmlichen Werkzeugmaterialien und 3D-gedruckten Autoklav-Werkzeugmaterialien besteht in ihrem Verhalten im Autoklaven. Auf dem Papier haben die herkömmlichen Materialien einen isotropen CTE. Das bedeutet, dass die Ausdehnung in alle Richtungen des Materials gleich ist.
3D-Druckmaterial verhält sich aufgrund des Produktionsprozesses des Werkzeugs anders. In den X- und Y-Richtungen der Schichten ist der CTE niedriger als in der Z-Richtung. Das bedeutet, dass sich das 3D-Druckwerkzeug in der Z-Ausrichtung des Werkzeugs stärker ausdehnt als in den X- und Y-Richtungen. Aus diesem Grund ist es immer am besten, die Anzahl der Schichten des Werkzeugs so gering wie möglich zu halten, wenn die Druckstrategie dies zulässt.
Ein allgemeines Missverständnis über Epoxidschaum ist, dass dieser einen isotropen CTE-Wert hat, was bedeutet, dass die Ausdehnung des Materials in alle Richtungen gleich ist. Dies ist nur theoretisch der Fall. In der Praxis wirkt der Epoxidschaum als Isolierung. Der Schaum erwärmt sich nicht gleichmäßig, was zu einer ungleichmäßigen Ausdehnung im gesamten Werkzeug führt. Tatsächlich wirkt der Epoxid-Expansionsschaum also als anisotropes Material. Auch wenn es sich auf dem Papier um ein isotropes Material handelt.
CTE in der großformatigen additiven FertigungBitte beziehen Sie sich immer auf die Datenblätter des Materiallieferanten, die CTE-Werte sind in diesen Datenblättern angegeben. Auf dem Kundenportal von CEAD gibt es ein Online-Tool, mit dem Sie die Wärmeausdehnung Ihres 3D-gedruckten Werkzeugs im Autoklaven berechnen können. Sie müssen nur die Temperaturen für den Aushärtungszyklus im Autoklaven und die CTE-Werte des Materials in jeder Richtung angeben.