Separación de capas en impresión 3D: ¿Por qué las piezas se agrietan meses después?
Una pieza que falla en su primera hora es un problema de proceso. Una pieza que falla en su cuarto mes es algo completamente distinto:
Pasó la inspección; se instaló; y para cuando se rompa, nadie recordará en qué turno se imprimió.
La separación de capas en la impresión 3D funciona de esa manera porque el plano que finalmente se abre ya era el plano más débil.
en la parte del día en que se hizo. El tiempo no inventa la debilidad. La acumula.
El avión que existía antes de que alguien lo cargara
Una pared impresa no es una sola pieza sólida de polímero. Una máquina de filamento y una máquina de pellets construyen esa pared.
De la misma manera, porque ambos lo depositan como una serie de pasadas en lugar de como un solo vertido, independientemente de la materia prima.
llega en forma de filamento o de gránulos. Es una pila de pasadas soldadas entre sí a través de una estrecha banda de contacto,
y esa banda es donde dos capas se convierten en un solo material. Todo lo que está por encima y por debajo es polímero a granel.
con la resistencia que se le atribuye al material. Por lo tanto, la resistencia de la unión entre capas se sitúa por debajo de la resistencia de
el material que lo rodea como una cuestión de geometría, no de control de calidad.
Esa dirección incorporada no es un defecto que una inspección pueda rechazar; es una propiedad que el dibujo rara vez menciona,
y la longitud lo empeora. En la construcción más grande de la gama, la cama mide 1800 × 2400 mm, por lo que una pared
que recorre toda su longitud lleva esa cantidad de milímetros de interfaz adherida. Una pieza diseñada como si la
El material era uniforme y sorprenderá a su dueño con el tiempo.
¿Qué quedó congelado en la pieza mientras se fabricaba?
La tensión residual en la impresión 3D es el precio de construir una forma a partir de un material caliente que se encuentra inmediatamente restringido.
por material que ya se ha endurecido. Cada pasada llega suave, se presiona contra una superficie que no se moverá y
se solidifica en esa posición. El extrudido también lleva alineación molecular al ser empujado a través de la boquilla,
y esa alineación se congela donde aterriza, por lo que el paso es más rígido a lo largo de su longitud que a lo ancho.
Nada de esto se aprecia en una inspección del mismo día. Una máquina con una precisión de 0,02 mm en la posición seguirá construyendo una
pared cuyos planos más débiles son invisibles para los instrumentos que la midieron; la precisión no dice nada sobre cómo
Bueno, dos pasadas se unieron. Una pieza recién impresa ya está sosteniendo una carga almacenada que aún no ha encontrado a dónde ir.
y la interfaz es donde se concentra esa carga porque es la parte menos continua de la pared. Sección a
La parte y la interfaz es la línea que puedes encontrar con una cuchilla.
Por qué el calendario forma parte del mecanismo
Si le preguntas por qué las piezas impresas en 3D se agrietan con el tiempo, la respuesta honesta son tres procesos, ninguno de los cuales muestra
¿Hay interés en la primera semana? Los tres atacan el mismo avión.
La relajación de tensiones en los polímeros significa que un material sometido a una tensión sostenida redistribuye gradualmente la carga que soporta.
En una unión que ha sido fijada, esa redistribución traslada la carga a la interfaz para la que no fue diseñada.
La fluencia en las piezas impresas en 3D es la misma moneda, vista como movimiento en lugar de como carga: bajo una tracción constante, una unión
La interfaz se deforma lentamente, y es precisamente esa deformación lenta la que provoca que pequeños huecos en la línea de soldadura se conviertan en una grieta continua.
El tercer proceso funciona en función del reloj en lugar del calendario. Vibración, ciclo térmico contra un vecino.
pieza de acero, y las repetidas cargas de arranque y parada abren un poco la interfaz en cada ciclo. Una grieta que crece una fracción
Una variación de un milímetro por cada mil ciclos es imperceptible en una prueba corta y evidente después de una temporada de uso.
El medio ambiente es un detonante, no una causa.
La exposición es más importante donde ya existe una tensión de tracción sostenida, por eso la interfaz es la preferida.
El fallo se produce en el lugar de la avería, no en la pared. La absorción de humedad de las piezas impresas en 3D no es cosmética: los polímeros polares absorben
En el agua, se hinchan y se ablandan, y la hinchazón es desigual a través de una pared gruesa. El agrietamiento por estrés ambiental no
el resto donde los fluidos de proceso, aceites o agentes de limpieza se asientan sobre una superficie cargada, abriendo grietas que siguen a la
El avión más débil disponible.
¿Dónde se distribuye realmente la carga del servicio?
Las piezas fallan a lo largo de las capas cuando la carga se distribuye a través de ellas. La misma pieza cargada dentro del plano de la capa es mucho más resistente.
y esa diferencia es mayor de lo que permiten la mayoría de los planos. La carga de servicio rara vez respeta el plano: un perno
Apretado por un lado, un soporte que se flexiona al arrancar una máquina, un componente sujeto en ambos extremos.
La instalación suele ser el momento decisivo, ya que apretar demasiado un elemento de fijación genera tensión en la interfaz.
antes de que la pieza haya realizado ningún trabajo.
Conviene trazar la trayectoria de la carga en papel antes de imprimir nada: desde el sujetador, a través de la pared, pasa
a través, hacia donde sea que esté montada la pieza. En cada paso la pregunta tiene solo dos respuestas: tensión
corre con las capas o a través de ellas. Cuando la respuesta es la segunda, la corrección pertenece al dibujo,
no en la rebanadora.
Reduciendo las probabilidades antes de que la pieza salga del taller.
Comience con la interfaz misma. Las series largas también implican muchas interfaces: el rango de capas de la máquina, 0,04 mm en el
Extremo fino y 0,6 mm en el extremo grueso, permite que una pared soporte quince veces más planos unidos en un extremo.
como en el otro, y normalmente en el dibujo no se indica cuál se utilizó. Un espesor de pared uniforme a lo largo de la
La trayectoria de carga realiza un trabajo similar, al igual que evitar las transiciones de delgado a grueso donde un pase tiene que unirse a un material mucho más grueso.
mayor masa y las esquinas internas afiladas donde se concentra la tensión.
Luego, diseñe la carga lejos del plano. Donde una pieza estará sometida a tensión constante, oriéntela de manera que la tensión corra
dentro de las capas en lugar de a través de ellas, y agregar material donde se asientan los sujetadores. Sellado de superficie impreso en 3D
Las piezas son dignas de consideración para cualquier cosa que entre en contacto con fluidos o pase su vida en aire húmedo: una superficie sellada ralentiza
absorbe la humedad y mantiene los agentes agresivos alejados de los extremos expuestos de la interfaz.
Una pieza de soporte de carga también debe imprimirse con la tirada a la que pertenece. Con 42 tamaños de impresión en el rango, un nombre de archivo
Por sí solo, no permitirá rastrear una falla hasta la máquina tres meses después; los registros de lotes sí lo harán.
Finalmente, controle lo que sucede después de la impresión. Las piezas que soportan carga no deben permanecer durante meses en un lugar sin control.
Las piezas que se almacenan y que son críticas para la carga deben instalarse con el par de apriete que usted haya decidido, en lugar del que haya elegido el instalador.
Conclusión
La separación de capas en la impresión 3D, meses después de su puesta en servicio, no es mala suerte ni un defecto oculto que haya pasado desapercibido para el control de calidad.
Es el resultado previsible de una tensión acumulada, un plano débil y un entorno que sigue actuando sobre ambos.
Construir una línea de soldadura más confiable, mantener la carga sostenida fuera del plano, ralentizar el entorno y especificar
la vida que necesitas. Pídele al material que lleve lo que pueda llevar en la dirección en la que pueda llevarlo, y la grieta que
Lo que habría llegado la próxima temporada se queda donde corresponde: en el análisis.
