Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

La colle chaude injectée d'essai de contrainte pour des copies solides, rapides et bon marché de 3D

L'impression d'un objet solide (remplissage à 100%) présente de nombreux avantages, à savoir la résistance et la rigidité. Cependant, l'impression avec un remplissage élevé prend beaucoup plus de temps et nécessite bien sûr beaucoup plus de matière.

Chez Lantern Robotics, nous avons mis au point une solution intéressante en injectant un adhésif à chaud (HMA) dans des empreintes creuses (remplissage à 0%). Le HMA, également appelé colle chaude, est un thermoplastique dont la température de fusion est d'environ 180 ° C, ce qui permet de l'injecter dans les objets imprimés sans les déformer ni les déformer sous l'effet d'une chaleur excessive.

Le résultat est un objet imprimé meilleur marché, plus rapide, complètement solide et qui peut être rigide ou flexible en fonction du réglage de votre coque. Voici comment l’essayer.

Ce dont vous aurez besoin:

-Glue Gun (haute température pour ABS, faible pour PLA) -Glue Sticks (tout type fonctionnera) -Drill ou étau à broche

Étape 1: Imprimez votre objet avec un remplissage à 0%. Pour notre processus, 3-4 coques est idéal.

Étape 2: Percez deux trous: un pour les injections et un pour la ventilation. Faites en sorte que le trou corresponde parfaitement à la pointe de votre pistolet à colle, ce qui permet une bonne contre-pression et évite les fuites.

Étape 3: Injectez HMA dans l’impression jusqu’à ce que de la colle s’échappe du trou d’aération. Laisser refroidir.

Conseils:

  • Cette méthode est idéale pour les objets avec des vides centraux ou de grandes cavités.
  • Utilisez une pointe en métal de précision (comme sur la photo). Il offre beaucoup plus de contrôle.
  • Si vous injectez dans du PLA, utilisez la température la plus basse possible sur votre colle.
  • L’alcool isopropylique rompt le lien entre le HMA et tout ce à quoi il se colle.
  • Gardez cela à l’esprit pour le nettoyage ou si vous gouttez de la colle sur l’extérieur du modèle.
  • Pour les objets plus grands, vous pouvez percer des trous supplémentaires.
  • Vous pouvez toujours ajouter des trous dans votre conception, ce qui permet un placement plus précis.
  • Si vous l'utilisez à l'extérieur ou dans un environnement très chaud, couvrez les trous avec un peu d'ABS + Acétone.

Quels sont les bénéfices?

Coût: le HMA est considérablement moins cher que le filament acheté auprès des fournisseurs d’imprimantes 3D.

Matériel Coût moyen
HMA (Adhésif Hot Melt) 5 $ à 7,50 $ / kg
ABS - Sur bobine, pour imprimantes amateurs 30 $ à 50 $ / kg
PLA - Sur bobine, pour imprimantes amateurs 30 $ à 50 $ / kg
ABS - Style cartouche pour machines professionnelles 200 $ + / kg

Il existe également des guides de bricolage sur la création de vos propres bâtons de colle de différentes longueurs, couleurs et matériaux. Cela pourrait encore réduire les coûts.

Temps: L'impression d'objets creux prend beaucoup moins de temps, car le remplissage est ignoré. (Les économies de temps exactes dépendent bien sûr de la taille de votre objet.)

Caractéristiques uniques: HMA a une consistance ferme mais caoutchouteuse. Cela donne aux objets injectés un effet «incassable» puisque la colle les maintient ensemble de l’intérieur.

-Excellent pour les pièces nécessitant un ajustement rapide ou une quantité définie de flex.

- Le réglage de la quantité de coquilles de l'objet imprimé vous permet de contrôler la rigidité et l'élasticité de la dernière pièce injectée. 1-2 coquilles rendent l'objet plus flexible, alors que 3-4 coquilles donnent à l'objet la rigidité requise pour les engrenages, les pièces structurelles, les modèles, etc.

Qu'en est-il de la force?

Des tests rudimentaires ont été effectués pour comparer la résistance à la compression et à la traction des empreintes HMA injectées avec des empreintes contenant un remplissage traditionnel. Deux ensembles d’objets de test ont été réalisés: l’un pour l’ABS et l’autre pour le PLA.

Test de compression La forme de l’impression, la composition, les pourcentages de remplissage, la température d’impression, la direction de la charge et un nombre incalculable d’autres variables doivent être pris en compte pour obtenir toute sorte de données de portance précises. Cela ne mentionne même pas l'équipement de test de précision spécialisé qui serait requis. Nous avons donc décidé de limiter un peu notre champ d'action et de tester un type spécifique de pièce imprimée. Dans ce cas, nous avons choisi une roue de robot de 60 mm.

À l'aide de comparateurs et d'un étau calibré, nous avons enregistré et observé la déformation, la fissuration de la coque, le rebond élastique et la défaillance des différents objets à tester.

Ces photos montrent les roues après le test de compression: ABS à gauche, PLA à droite. Classés de haut en bas, les pourcentages de remplissage sont les suivants: 0%, 50%, HMA, 100%.

Les graphiques suivants répondent à cette question:

À quel point de charge chaque roue se déforme, se fissure-t-elle ou se déstramine-t-elle lorsqu'elle n'est plus utile?

ABS: Le remplissage ABS de 50%, abs50, a réalisé le meilleur résultat, suivi de la roue à injection de HMA.

Les lacunes dans le remplissage dans le abs50 laissez-le se compresser comme l’objet injecté HMA. cependant, abs50 maintient la rigidité et la forme uniforme mieux que le absHMA objet.

le abs100 les résultats ont été un peu une surprise. Il présentait le moins de déformations, mais le stress croissant l’a fait se déformer bien avant l’attente.

(Note latérale intéressante: l’extension rapide du point de défaillance sur abs100 effectivement détruit un de nos comparateurs.)

PLA: Les tests PLA étaient un peu différents. le pla100 objet était le vainqueur clair pour cet essai particulier.

Notre plate-forme a été poussée à la limite en essayant d’induire l’échec, sans parler de la déformer de manière significative. pla100 objet. Pour des raisons de sécurité et pratiques, cette lecture restera un mystère.

Cependant, comme vous pouvez le constater, la roue pour perfusion de HMA est plus que suffisante pour cette application particulière.

Il convient également de noter que l’ajout de HMA au PLA habituellement fragile lui confère des propriétés plus élastiques.

Comparaison de la résistance à la traction

Avec la méthode de test de traction, nous avons pu obtenir des chiffres plus précis car nous ne mesurions que la charge à la rupture.

Cette plate-forme était simple. Il consiste en un cadre de 6 pieds avec une balance suspendue (capacité de 550 lb) et un treuil de 3 500 lb recâblé pour fonctionner à une tension inférieure. L'éprouvette imprimée a ensuite été équipée de supports en acier reliant la balance et le treuil.

Pour un examen approfondi de ce test et de la séquence de résultats, veuillez regarder la vidéo ci-dessous.

 

ABS: Comme vous pouvez le voir, le ABS HMA les résultats se trouvent directement au milieu des objets à 50% et à 100%. Dans la plupart des cas, il semble que l’injection de HMA procure une force plus que suffisante.

En règle générale, la plupart des impressions «à affichage uniquement» ne nécessitent pas plus de 10-15% de remplissage. La majorité des progiciels de découpage par défaut modifient leurs paramètres de remplissage d'environ 30%. Un remplissage de 70 à 80% correspond généralement au lieu d'impression de la plupart des pièces structurelles. Ainsi, la méthode d’injection HMA devrait très bien remplacer les empreintes applicables.

PLA: L'objet PLA HMA n'a pas fonctionné aussi bien que son homologue ABS.

À en juger par ce petit échantillon seulement, il semble que le PLA injecté avec du HMA ne convient pas aux objets nécessitant une résistance à la traction supérieure.

Conclusion

Ajouter l'injection HMA à votre arsenal de compétences en impression 3D sera bénéfique pour votre portefeuille et votre emploi du temps. C’est un moyen peu coûteux et efficace d’ajouter du volume / du renfort aux œuvres artistiques et à l’intégrité structurelle des supports, supports, roues, engrenages et autres objets applicables.

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