Kleur van filament van invloed op de sterkte van object

Heb je je ooit afgevraagd hoe sterk je 3D-geprinte objecten zijn? Een tijd geleden deed Mitch van Mosaic Manufacturing een onderzoekje hiernaar. In zijn onderzoek focuste hij op het vervormende gedrag van 3D-geprinte (FDM) objecten in vergelijking met dezelfde objecten die gemaakt zijn via spuitgieten.

Tijdens dit onderzoek kwam plots naar voren dat de kleur van het materiaal óók invloed heeft op de kracht ervan. Ja, je leest het goed. Vergeet de eendimensionale vergelijkingen van PLA met ABS of Nylon met Flex, kleur heeft meer invloed dan gedacht.

Als je bedenkt hoe 3D-geprinte objecten worden opgebouwd, is het logisch dat ze zich anders gedragen onder druk dan spuitgegoten objecten. 3D-geprinte objecten worden gemaakt door ze laagje voor laagje op te bouwen en hebben om wille van de snelheid vaak schaarsere vullingen dan spuitgegoten onderdelen. Om de kleuren met elkaar te vergelijken, gebruikte Mitch een mechanisch apparaat dat een monster uitrekt totdat het breekt.

Om appels met appels te kunnen vergelijken, zorgde hij ervoor dat de objecten allemaal op dezelfde manier geprint waren, met dezelfde instellingen. Tevens gebruikte hij hetzelfde filamentmerk voor alle kleuren. Aanvankelijk gebruikte hij alleen verschillende kleuren in het experiment om compleet te zijn, denkend dat de kleur verder niet uitmaakte. Hij zat er naast…

Onderstaand kun je een bouwkundige grafiek zien die laat zien wat er gebeurt als de objecten onder druk dan wel rek komen te staan. Het einde van de lijnen in de grafiek laat telkens het punt zien waar het monster brak.

Uit de data kunnen we opmaken dat rode en zwarte PLA een vergelijkbare rekbaarheid bezitten, ongeveer 25% hoger gemiddeld dan gele PLA. Nog onthutsender was het verschil in buigzaamheid tussen geel PLA en de andere kleuren. Het gele PLA kon gemiddeld ongeveer 60% meer gebogen worden voordat het brak dan de anderen. Hoewel er niet genoeg testen uitgevoerd zijn om statistisch gezien significant te kunnen zijn, zijn deze ruwe data niet te negeren.

Wat dit aantoont, is dat filament van hetzelfde soort maar van verschillende kleuren verschillende mechanische proporties kan hebben. Het rode PLA dat Mitch testte is het meest rigide, maar niet erg sterk of buigzaam. Dit maakt deze kleur PLA tot de ideale kandidaat voor onderdelen van zijn printer die vooral stug moeten blijven. Aan de andere kant zou je een digitale camera mount voor op bijvoorbeeld een snowboard juist weer in geel moeten printen omdat het behoorlijk vervormd kan worden voordat het breekt.

Dit onderzoek is nog redelijk oppervlakkig maar het nodigt zeker uit tot verder experimenteren. Het is naast materiaalkennis ook goed om te weten wat de invloed van kleur is zodat je objecten print met zo ideaal mogelijke eigenschappen.

Bron: Mosaic Manufacturing