模型定向对FFF,mSLA,PJ和SLS方法生产的聚合物模型表面粗度的影响
Anna Bazan1, Paweł Turek1, Grzegorz Budzik1
1Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology, 35-959 Rzeszów, Poland.
Materials (Basel, Switzerland)
|December 31, 2025
概括
这项研究比较了各种增材制造方法的表面地形,如合丝制造 (FFF),掩盖立体石刻 (mSLA),聚喷射 (PJ) 和选择性激光烧结 (SLS). 蒙面立体石刻 (mSLA) 产生了最光滑的表面,而选择性激光烧结 (SLS) 产生了最粗的表面.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 表面计量学 表面计量学
背景情况:
- 增材制造 (AM) 技术可以实现复杂的几何形状,但表面质量差异很大.
- 了解表面地形对于预测零件性能和优化后处理至关重要.
- 现有的研究往往侧重于单个AM过程,缺乏对各种技术的比较分析.
研究的目的:
- 通过四种不同的增材制造技术生产的样品的表面地形进行调查和比较:合丝制造 (FFF),掩盖立体石刻 (mSLA),聚 (PJ) 和选择性激光烧结 (SLS).
- 分析材料类型,打印角度和测量位置对表面粗度参数的影响.
- 用光学显微镜开发一种可靠的方法来测量AM部件的复制品上的表面粗度.
主要方法:
- 使用FFF,mSLA,PJ和SLS技术,使用PLA,PETG,烯酸树脂,PA2200和VeroClear等材料制造了具有不同表面倾斜度 (0-90°) 的3D样本模型.
- 在复制品 (Struers RepliSet F5) 上进行了表面地形测量,使用Alicona显微镜,在1mm x 4mm面积的10x目标 (0.88μm像素大小) 上进行了测量.
- 分析了关键的表面粗度参数 (Sa,Spk+Sk+Svk,Sdq),以量化地形差异并确定影响因素.
主要成果:
- 蒙面立体石刻 (mSLA) 样本表现出最低的表面粗度 (Sa = 6.72-8.54 μm),而选择性激光烧结 (SLS) 显示出最高的 (Sa = 27.86 μm).
- 聚焦 (PJ) 样本显示中等粗度,有显著的异质性,受打印角度的影响 (Sa = 11.65 μm).
- 化纤维制造 (FFF) 表面表现出方向图案和层级依赖的粗度 (PETG和PLA的Sa = 12.44微米),SLS的斜率最高 (Sdq = 7.67) 和mSLA的微结构最平坦 (Sdq = 0.48-0.89).
结论:
- 材料类型在mSLA中显著影响地形,而印刷角度是PJ和FFF过程中的主导因素.
- 开发的基于复制品的测量方法允许对各种AM材料进行准确的表面粗度评估.
- 结果为优化AM过程参数提供了基础,以实现所需的表面几何结构和增强零件功能.
