3D 프린팅 레이어 분리: 몇 달 후 부품에 균열이 생기는 이유
첫 한 시간 안에 고장나는 부품은 공정상의 문제입니다. 하지만 4개월 만에 고장나는 부품은 완전히 다른 문제입니다.
검사를 통과했고, 설치도 완료되었지만, 결국 분리될 때쯤에는 어느 교대조에서 출력했는지 아무도 기억하지 못한다.
3D 프린팅에서 레이어 분리가 그렇게 작동하는 이유는 최종적으로 열리는 면이 이미 가장 약한 면이었기 때문입니다.
만들어진 날짜의 부분에 있어서는 그렇다. 시간은 약점을 만들어내는 것이 아니다. 시간은 약점을 쌓아가는 것이다.
누군가가 탑승하기 전에 존재했던 비행기
3D 프린팅된 벽은 하나의 단단한 폴리머 덩어리가 아닙니다. 필라멘트 기계와 펠릿 기계가 그 벽을 구성합니다.
마찬가지로, 두 방식 모두 한 번에 붓는 것이 아니라 여러 번에 걸쳐 부어 넣는 방식이기 때문에 원료의 종류와 관계없이 동일한 방식으로 작용합니다.
필라멘트 또는 펠릿 형태로 제공됩니다. 이는 좁은 접촉면을 가로질러 서로 용접된 여러 패스의 적층 구조입니다.
그리고 그 띠 부분은 두 개의 패스가 실제로 하나의 물질로 합쳐지는 지점입니다. 그 위아래 부분은 모두 벌크 폴리머입니다.
재료가 지닌 강도에 비례하여 층간 결합 강도가 결정됩니다. 따라서 층간 결합 강도는 재료의 강도보다 낮습니다.
주변 재료는 품질 관리의 문제가 아니라 기하학적인 문제입니다.
그 내재된 방향성은 검사에서 거부할 수 있는 결함이 아니라, 도면에서 거의 언급되지 않는 속성입니다.
길이가 길다는 점이 문제를 더욱 악화시킵니다. 제품군 중 가장 큰 모델의 침대 크기는 1,800 × 2,400mm이므로 벽이 침대를 가로지를 수 있습니다.
전체 길이에 걸쳐 그만큼의 밀리미터 두께의 접합면을 가지고 있습니다. 마치 다음과 같이 설계된 부품입니다.
재료가 균일하면 결국 주인은 놀라게 될 것이다.
제작 과정에서 그 부분에 그대로 굳어진 것은 무엇일까요?
3D 프린팅에서 잔류 응력은 뜨거운 재료로 형상을 만들 때 발생하는 대가이며, 이 형상은 즉시 구속됩니다.
이미 굳어진 재료로 만들어집니다. 각 단계는 부드러운 상태로 진행되며, 움직이지 않는 표면에 밀착됩니다.
압출물은 그 위치에서 굳어집니다. 또한 압출물은 노즐을 통과하면서 분자 배열을 갖게 됩니다.
그리고 그 정렬로 인해 착지 지점이 고정되므로, 패스는 폭 방향보다 길이 방향으로 더 뻣뻣해집니다.
이 모든 것은 당일 검사에서는 드러나지 않습니다. 위치 정확도가 0.02mm인 기계라도 여전히 제품을 생산할 수 있습니다.
측정 도구로는 가장 약한 면이 보이지 않는 벽; 정확도는 벽의 구조에 대해 아무것도 말해주지 않습니다.
두 개의 패스가 합쳐졌습니다. 새로 출력된 부품이 아직 갈 곳을 찾지 못한 저장된 하중을 이미 담고 있습니다.
그리고 그 하중이 집중되는 곳은 바로 경계면인데, 이는 벽에서 가장 연속성이 떨어지는 부분이기 때문입니다. (단면 a)
부품과 인터페이스는 칼날로 찾을 수 있는 선입니다.
달력이 메커니즘의 일부인 이유
3D 프린팅 부품이 시간이 지남에 따라 균열이 생기는 이유를 묻는다면, 솔직히 말해서 세 가지 과정이 있는데, 그 어느 것도 표면적으로 드러나지 않습니다.
첫 주에는 아무런 관심도 없었습니다. 세 명 모두 같은 비행기를 공격했습니다.
고분자에서 응력 완화란 지속적인 변형을 받는 재료가 점진적으로 하중을 재분배하는 것을 의미합니다.
체결된 접합부에서는 하중 재분배로 인해 하중이 설계되지 않은 부위로 이동합니다.
3D 프린팅 부품의 크리프 현상은 동전과 같은 원리로 설명할 수 있는데, 하중보다는 움직임으로 간주됩니다. 일정한 당김 하중을 받으면 접합된 부분이 변형됩니다.
접합면은 천천히 변형되며, 이러한 느린 변형으로 인해 용접선의 작은 공극이 점차 균열로 발전하게 됩니다.
세 번째 과정은 달력이 아닌 시계를 이용합니다. 진동, 인접한 물체와의 열 순환 등이 그 예입니다.
강철 부품에 반복적인 시작-정지 하중이 가해지면서 매 주기마다 접촉면이 조금씩 벌어집니다. 이렇게 조금씩 커지는 균열이 발생합니다.
1,000회 작동당 1mm의 차이는 짧은 테스트에서는 감지할 수 없지만, 한 시즌 동안 실제로 사용한 후에는 확연히 드러납니다.
환경은 원인이 아니라 촉발 요인이다.
지속적인 인장 응력이 이미 존재하는 곳에서 노출이 가장 중요하며, 이것이 바로 계면이 선호되는 이유입니다.
벽이 아닌 파손 부위. 3D 프린팅 부품의 수분 흡수는 미관상의 문제가 아닙니다. 극성 고분자는 수분을 흡수합니다.
물 위에서는 팽창하고 연화되며, 두꺼운 벽을 따라 팽창이 고르지 않게 발생합니다. 환경적 응력 균열은 이러한 현상을 유발합니다.
나머지는 공정 유체, 오일 또는 세척제가 적재된 표면에 남아 있는 곳으로, 이후 유행을 불러일으킵니다.
가장 성능이 떨어지는 비행기입니다.
서비스 부하가 실제로 어디로 가는가
부품에 하중이 수직으로 가해지면 층별로 파손이 발생합니다. 반면, 동일한 부품이라도 층면 내에 하중이 가해지면 훨씬 더 강합니다.
그리고 그 차이는 대부분의 도면에서 허용하는 것보다 훨씬 큽니다. 실제 사용 하중은 도면을 거의 따르지 않습니다. 볼트 하나만으로도 이러한 차이가 발생합니다.
한쪽은 비틀림으로 고정되고, 기계 시동 시 휘어지는 브래킷, 양쪽 끝이 고정된 부품.
설치 과정이 종종 최종 결과를 결정짓는 순간인데, 체결 부품을 과도하게 조이면 접합부에 장력이 발생하기 때문입니다.
해당 부품이 아무런 작업도 하기 전에.
인쇄하기 전에 하중 전달 경로를 종이에 그려보는 것이 좋습니다. 고정 장치에서 시작하여 벽을 통과하는 경로를 말이죠.
그 부품이 장착된 곳 어디든 관통하여 들어갑니다. 각 단계에서 질문에 대한 답은 오직 두 가지뿐입니다. 바로 장력입니다.
레이어와 함께 실행되거나 레이어를 가로질러 실행됩니다. 두 번째 경우가 정답이라면, 수정 사항은 도면에 있어야 합니다.
슬라이서에는 없습니다.
부품이 공장을 떠나기 전에 확률을 낮추세요
인터페이스 자체부터 시작하세요. 긴 출력에는 많은 인터페이스가 필요합니다. 장비의 레이어 범위는 0.04mm입니다.
한쪽 끝은 미세하고 다른 쪽 끝은 0.6mm이므로 한쪽 벽의 한쪽 끝에서 15배 더 많은 접합면을 가질 수 있습니다.
다른 쪽과 마찬가지로, 도면에는 어떤 재료가 사용되었는지 명시되어 있지 않은 경우가 많습니다. 벽 두께는 일정한 두께를 유지합니다.
하중 경로는 비슷한 역할을 하며, 얇은 층에서 두꺼운 층으로의 전환을 피하는 것도 마찬가지입니다. 이러한 전환에서는 패스가 훨씬 두꺼운 층에 접착되어야 합니다.
질량이 더 크고 응력이 집중되는 날카로운 내부 모서리가 있습니다.
다음으로 하중이 평면에서 멀어지도록 설계하십시오. 부품이 지속적인 인장력을 받는 부분에서는 인장력이 평면 방향으로 작용하도록 방향을 설정하십시오.
층 사이가 아닌 층 내부에 재료를 추가하고, 고정 장치가 위치하는 곳에 재료를 더합니다. 표면 밀봉은 3D 프린팅으로 제작됩니다.
유체와 접촉하거나 습한 공기 중에 노출되는 모든 부품에는 밀봉 표면이 고려해볼 만한 가치가 있습니다. 밀봉 표면은 유체의 흐름을 늦춥니다.
수분 흡수를 방지하고 부식성 매체가 인터페이스의 노출된 끝부분에 닿지 않도록 합니다.
하중을 지탱하는 부품도 해당 부품이 속한 출력 과정과 함께 인쇄되어야 합니다. 42가지 인쇄 크기 범위가 있으며 파일 이름은 다음과 같습니다.
그 자체로는 3개월 후의 고장 원인을 기계에서 찾아낼 수 없습니다. 배치 기록이 있어야 가능합니다.
마지막으로, 출력 후 상황을 관리해야 합니다. 하중을 지탱하는 부품은 제어되지 않은 환경에 몇 달 동안 방치해서는 안 됩니다.
창고 환경 및 하중이 중요한 부품은 설치 기사가 선택한 토크가 아닌 사용자가 결정한 토크로 설치해야 합니다.
결론
3D 프린팅 후 몇 달이 지나서 발생하는 레이어 분리는 단순한 불운이나 품질 관리 과정에서 간과된 숨겨진 결함이 아닙니다.
이는 누적된 스트레스, 취약한 기반, 그리고 이 둘 모두에게 지속적으로 영향을 미치는 환경의 예측 가능한 결과입니다.
더욱 안정적인 용접선을 구축하고, 지속적인 하중이 평면에 가해지지 않도록 하며, 환경 변화를 늦추고, 사양을 명확히 하십시오.
당신에게 필요한 삶. 재료에게 감당할 수 있는 만큼, 감당할 수 있는 방향으로 운반해 달라고 요청하고, 그 균열에게
다음 시즌에 도착했을 것이라는 예측은 분석의 영역에 그대로 남아 있습니다.
