Цветометрическое исследование процессов старения порошка полиамида-12

Принципиальная особенность 3D-печати методом селективного лазерного спекания — необходимость полного заполнения рабочей камеры 3D-принтера порошковым материалом. Поскольку в процессе печати порошок расходуется не полностью, к первичному материалу в каждом цикле добавляется 25 – 30 % масс. вторичного (неиспользованного в предыдущем цикле). При этом повторная рециркуляция приводит к деградации свойств рабочей порошковой смеси и увеличению вероятности брака. В работе представлены результаты цветометрического исследования старения порошка полиамида-12, используемого в 3D-печати методом селективного лазерного спекания. Сканирование и компьютерную обработку цифровых изображений первичного и вторичного полиамидных порошков, полученных с помощью цветометрии, проводили с применением программного обеспечения. Цветометрический анализ включал выражение цвета образца с использованием параметров цветовых моделей, применяемых в цифровых технологиях синтеза окрашенных изображений. Установлено, что количество циклов до начала интенсивной деструкции составляет не более трех. Это согласуется с практическим опытом печати методом селективного лазерного спекания. Наряду с изменениями кристалличности и фракционного состава частиц термоокислительная деструкция — критический фактор, ограничивающий использование вторичного порошка. Приведены данные, характеризующие изменение цвета вторичного порошка в зависимости от продолжительности термического воздействия и газовой среды. Показано, что длительное его хранение для последующего использования нецелесообразно, так как инициаторы деструкции в материале уже присутствуют. Полученные результаты по обработке цветометрических изображений полимерного порошка могут быть использованы при контроле процесса старения расходных материалов и прогнозе вероятности брака при 3D-печати.

1. Хрипушин В. В., Мокшина Н. Я., Пахомова О. А. Оценка качества порошковых материалов для 3D-печати на основе полиамида-12 / Завод. лабор. Диаг мат. 2018. Т. 84. № 5. С. 36 – 40. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-5-36-40.

2. Давыдов В. М., Мороков А. А. Лазерная обработка конструкционного полиамида на маломощном лазере. / Ученые заметки ТОГУ. 2016. Т. 7. № 4. С. 445 – 448.

3. Борисовская Е. М., Карманова О. В., Щербакова М. С., Калмыков В. В. Исследование физико-механических и оптических свойств ПММА при введении вторичного полимера / Вестник ВГУИТ. 2017. Т. 79. № 1(71). С. 264 – 270. DOI: 10.20914/2310-1202-2017-1-264-270.

4. Иванов В. М., Кузнецова О. В. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы / Успехи химии. 2001. Т. 70. № 5. С. 411 – 428. DOI: 10.1070/RC2001v070n05ABEH000636.

5. Зяблов А. Н., Жиброва Ю. А., Селеменев В. Ф. Цифровая обработка изображений. Достоинства и недостатки / Сорбционные и хроматографические процессы. 2006. Т. 6. Вып. 6. С. 1424 – 1429.

6. Свердлова О. В. Электронные спектры в органической химии. — Л., 1985.

7. Нелсон У. Е. Технология пластмасс на основе полиамидов / Пер. с англ. — М.: Химия, 1979. — 256 с.

8. Петрушин С. И., Сапрыкин А. А., Вальтер А. В., Сапрыкина Н. А. Технологии послойного синтеза изделий-прототипов методом селективного лазерного спекания порошков / Технология машиностроения. 2015. № 3. С. 42 – 45.

9. Griffiths C., Howarth J., De Almeida-Rowbotham G. A design of experiments approach for the optimisation of energy and waste during the production of parts manufactured by 3D printing / Journal of cleaner production. 2016. P. 74 – 85. DOI: 10.1016/j.Jclepro.2016.07.182.

10. Макаров В. Г., Коптенармусов В. Б. Промышленные термопласты. — М.: КолосС, 2003. — 208 с.

11. Lopez-Molinero A. et al. Chemometric interpretation of digital image colorimetry. Application for titanium determination in plastics / Microchemical J. 2010. Vol. 96. Issue 2. P. 380 – 385. DOI: 10.1016/j.microc.2010.06.013.

12. Осколок К. В., Шульц Э. В., Моногарова О. В., Чапленко А. А. Оптический молекулярный анализ фармацевтических препаратов с использованием офисного планшетного сканера: цветометрия и фотометрия / Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2017. Т. 20. № 8. С. 22 – 27.

13. Шапиро Л., Стокман Дж. Компьютерное зрение / Пер. с англ. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. — 752 с.

14. Моногарова О. В., Осколок К. В., Апяри В. В. Цветометрия в химическом анализе / Журнал аналит. химии. 2018. Т. 73. № 11. С. 857 – 867. DOI: 10.1134/S0044450218110063.

15. Шутилин Ю. Ф. Физико-химия полимеров. — Воронеж, 2012. — 840 с.

16. Шутилин Ю. Ф., Щербакова М. С., Хрипушин В. В., Борисова И. А. Изучение характеристик порошков полимеров для 3D-печати. / Вестник ВГУИТ. 2017. Т. 79. № 4. С. 157 – 164. DOI: 10.20914/2310-1202-2017-4-157-164.