Если вы думали, что пластиковые детали, изготовленные на вашем обычном настольном 3D-принтере RepRap, были в чем-то слабее, чем детали, изготовленные на коммерческих 3D-принтерах, вы можете ошибаться. Исследовательская лаборатория доктора Джошуа Пирса из Мичиганского технологического университета в очередной раз провела исследование в пользу недорогой 3D-печати. Уже установив, что такие устройства могут создавать доступное лабораторное оборудование с открытым исходным кодом для университетов, а также экономить потребителям от 300 до 2000 долларов в год за счет печати обычных предметов домашнего обихода, лаборатория Пирса попыталась продемонстрировать, что недорогие 3D-принтеры могут печатать Детали из АБС и ПЛА обладают такой же прочностью, что и детали, изготовленные с помощью коммерческих принтеров.
Исследование, опубликованное в журнале «Материалы и дизайн», называется «Механические свойства компонентов, изготовленных с помощью 3D-принтеров с открытым исходным кодом, в реальных условиях окружающей среды». В нем исследователи устанавливают базовую прочность на растяжение и модуль упругости объектов, напечатанных в условиях окружающей среды, которые отражают условия обычных пользователей RepRap. Используя «различные 3D-принтеры с открытым исходным кодом, включая оригинальный Mendel RepRap, Prusa Mendel RepRap, Lulzbot Prusa RepRap и пользовательский MOST RepRap», а также три различных программного обеспечения для нарезки файлов - Skeinforge, Slic3r и Cura - исследователи проверили целостность своих отпечатков с использованием нагрузочной рамы Instron 4468.
Доктор. Пирс объясняет свою мотивацию для проекта, говоря: «RepRaps может печатать детали, которые выглядят идентично пластиковым отпечаткам на профессиональных 3D-принтерах, которые стоят десятки или даже сотни тысяч долларов, но инженеры и широкая общественность были обеспокоены тем, что низкая бюджетные принтеры могли печатать только хлипкие пластиковые безделушки. Нам тоже было любопытно. Наши отпечатки казались убедительными, но мы хотели разработать надежное научное оборудование и инструменты для развивающихся стран, поэтому нам нужны были надежные цифры.”
Исследовательская группа задокументировала свои выводы, обнаружив, что средняя прочность на растяжение деталей из АБС-пластика составляет 28,5 МПа, а деталей из ПЛА - 56,6 МПа. Средние модули упругости ABS составили 1807 МПа, PLA – 3368 МПа. Конкретные значения каждого теста варьировались в зависимости от высоты слоя отпечатка, а также ориентации тестового объекта. Пирс заключает: «Результаты исследования очевидны - детали, напечатанные на настроенных, недорогих 3D-принтерах RepRap с открытым исходным кодом, можно считать механически функциональными в приложениях на растяжение, как и детали от коммерческих поставщиков. Во многих случаях они были на самом деле сильнее, чем результаты, описанные в литературе.”
Команде предстоит еще много исследований для дальнейшего изучения свойств объектов, напечатанных на недорогих 3D-принтерах, таких как влияние химической постобработки на прочность отпечатка.. Пирс объясняет: «В этом исследовании рассматривалась только прочность на растяжение в плоскости печатной платформы, затем нам нужно расширить это исследование, чтобы изучить межслойную адгезию. «Помимо PLA и ABS, команда планирует изучить другие пластмассы, в том числе переработанные материалы, которые могут быть произведены с помощью RecycleBot и Filastruder. Доктор Пирс добавляет: производство с использованием 3D-печати с открытым исходным кодом технически возможно.”