3D打印机经常在工业应用和业余爱好者的家庭使用，因为他们能够构建一个三维模型对象数组。
在3D打印机中最常用的成型方法是熔融沉积成型(FDM)技术。FDM涉及使用热熔化连续的树脂长丝，然后将其分层沉积。
一系列用于3D打印机的灯丝已经开发出来，其中大多数是由热塑性树脂制成的。关键的长丝材料包括ABS树欧洲杯足球竞彩脂、聚乳酸树脂、工程塑料、超级工程塑料和通过在热塑性树脂中添加碳纤维或玻璃纤维制成的复合材料。
3D打印机依赖于灯丝材料加热时的软化和冷却时的硬化-灯丝材料的这一特性是3D打印过程的基石。欧洲杯足球竞彩
差示扫描calorimet变化中(DSC)可以详细分析熔融和结晶，这在选择材料和设定成型条件方面是非常重要的。
用户利益
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DSC在选择和设置不同的3D打印机灯丝的成型条件是有效的。
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DSC掌握了长丝的热性能对成型产品物理性能和成型性的影响。
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即使是同一树脂的长丝，其热性能的差异也很容易通过差示扫描量热法得到证实。
这篇文章概述了一项研究，测量了用于3D打印机的一些复合长丝的热性能。这些测量是使用岛津热分析仪进行的。
测量样品
表1显示了3D打印机测量的复合长丝范围。图1显示了样品材料1和2的外观。欧洲杯足球竞彩
图1所示。样品材料外观(左:(1)尼龙6 +短纤维C欧洲杯足球竞彩FRP，右:(2)尼龙6 +连续纤维CFRP)图片来源:岛津科学仪器公司
抽样和测量条件
样品材料范围如表1所示。欧洲杯足球竞彩短纤维切成圆片，连续纤维切成3mm长度。切割后，将样品放入细胞中(图2)。表2显示了所使用的测量条件。
表1。测量样本清单。资料来源:岛津科学仪器
| 不。 |
样品名称 |
| (1） |
尼龙6 +短纤维CFRP |
| (2） |
尼龙6 +连续纤维CFRP |
| （3) |
尼龙6 + GFRP连续纤维 |
| （4） |
PEEK +短纤维CFRP |
| (5） |
PEEK +短纤维CFRP |
| （6) |
尼龙6 +短纤维CFRP |
表2。测量条件。资料来源:岛津科学仪器
| ． |
． |
| 仪器 |
DSC-60 Plus差示扫描量热计 |
| 升温速率 |
10˚C /分钟 |
| 温度范围 |
(样品(1)，(2)，(3)，(6))
30˚C - 400˚C(样品(4,5)) |
| 样品重量 |
10毫克 |
| 大气 |
氮 |
图2。取样条件(左:短纤维，右:连续纤维)。图片来源:岛津科学仪器公司
尼龙6长丝的测量结果
图3为样品1、2、3、6的DSC曲线。
图3。样品(1)，(2)，(3)，(6)的DSC曲线
之间的比较DSC曲线样品1、3和6由于在大约200至220˚C的温度下熔化而出现显著的吸热峰。
这表明这些样品是结晶的。熔化温度是3D打印机温度设定的指标。
在样品2中没有检测到由于熔化而产生的吸热峰，但可以在近66˚C处注意到玻璃化转变，证实该材料是无定形的。
随着玻璃纤维含量的增加和树脂含量的降低，样品3的熔化峰比样品1和样品6的熔化峰小约204˚C。
除了熔化或玻璃化转变外，每一种样品材料都表现出所谓的“逐渐吸热变化”。“这发生在从室温到200˚C的很宽的温度范围内。
预计这种变化是由于水的蒸发，促使研究人员使用岛津DTG-60同时热重/差热分析仪测量重量变化。
图4。样品的TG曲线(2)。图像来源:岛津科学仪器
图4是样品2的TG曲线，这里省略了DTA曲线。测量结果显示，当温度达到200˚C时，重量下降2.0%;这被认为是被吸附的水蒸发的结果。
尼龙6容易以这种方式吸附水分的趋势意味着这种材料通常在用作3D打印机的灯丝之前是干燥的。
图5。样品(5)不同干燥时间的SC曲线。图片来源:岛津科学仪器公司
图5显示了样品2在80˚C下干燥0小时(开始)、1.5小时和18小时后的DSC测量结果。结果表明，随着干燥时间的延长，样品的玻璃化转变温度从65.8˚C升高到103.1˚C，再升高到108.7˚C。
水起到增塑剂的作用，随着水含量的增加，导致在较低温度下发生玻璃化转变。成形性也会因含水量而改变，1突出需要进行前处理以使长丝材料干燥。
PEEK灯丝的测量结果
图6为样品4和5的DSC曲线。在143.1˚C可以观察到样品4的玻璃化转变，在340.2˚C发生熔化。样品5在146.8˚C发生玻璃化转变。
图6。样品(4)和(5)的DSC曲线
在189.5˚C有结晶致放热峰，在336.6˚C有熔化致吸热峰。这些样品的熔化温度相差约4˚C。
图7。2 .样品(4)和(5)的DSC曲线nd运行。图片来源:岛津科学仪器公司
图7显示了第二次运行的结果。在此过程中，两个样品首先加热至400˚C，然后冷却至室温，再次加热。
通过比较两种样品材料的熔合热，估计了样品的相对结晶度。欧洲杯足球竞彩
在这里，熔解热是通过用DTG-60获得的树脂重量除以熔化所需的热量来计算的。
当使用3D打印机成型时，灯丝被加热和熔化，从喷嘴孔挤出并沉积。然后冷却和凝固。
如果第二次运行的DSC是相当于测量冷却和凝固后的模制产品,样品4的模制产品会被认为有较高的结晶度比样品的产品5的熔化热示例4更大。
结晶度的这些差异会影响成型产品的物理性能，特别是机械强度。
结论
这篇文章探讨了aDSC为3D打印机测量一些复合纤维。
即使纤维是由相同的树脂组成，它们的热性能也会有所不同;例如，熔化温度，玻璃化转变温度和熔化热。
这些差异可能会潜在地影响成型产品的成型性和物理性能，因此进行充分的热分析来评估长丝材料的热性能是至关重要的。
参考文献
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贾宁，张志强，(2004)增强塑料及其复合材料的力学性能，力学学报，23 (7)，729
致谢
由岛津科学仪器公司的A. N欧洲杯足球竞彩aganishi原创的材料制作。
这些信息已经从岛津科学仪器提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
有关此来源的更多信息，请访问日本岛津公司科学仪器。