Comparative analysys of macro- and microstructure of printed elements in the FDM, SLS and MJ technologies

The article presents research conducted with the project: "Additive manufacturing in conduction with optical methods used for optimization of 3D models’’. The article begins with the description of properties of the materials used in three different additive technologies – Fused Deposition Modelling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS) and Material Jetting (MJ). The next part focuses on the comparative analysis of macro- and microstructure of specimens printed in order to test selected materials in additive technologies mentioned above. In this research two types of specimens were used: dumbbell specimens and rectangular prism with hole specimens. In order to observe macrostructure specimens, they were subjected to load test until it broke. In the case of observing microstructure, they were cut in some places. Each of described additive technologies characterizes by both different way of printing and used materials. These variables have a significant influence on macro- and microstructure and fracture appearance. FDM technology specimens printed of ABS material characterized by texture surface appearance. SLS technology specimens printed of PA12 material characterized by amorphous structure. MJ technology specimens printed of VeroWhite Plus material characterized by fracture appearance which had quasi- fatigue features. The microstructure of these specimens was uniform with visible inclusions.

Niniejszy artykuł prezentuje wyniki testów, które powstały w trakcie realizacji projektu „Addytywne wytwarzanie w połączeniu z metodami optycznymi stosowane do optymalizacjii modeli przestrzennych”. Artykuł rozpoczyna się opisem właściwości materiałów użytych w trzech wybranych technologiach przyrostowych – Fused Deposition Modeling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS) oraz Material Jetting (MJ). W dalszej części dokonano analizy porównawczej makrostruktury oraz mikrostruktury dla próbek referencyjnych wydrukowanych na potrzeby testu z wyselkcjonowanych materiałów w podanych technologiach przyrostowych. Ze względu na rodzaj obserwacji, w badaniach użyto dwóch rodzajów próbek: próbki wiosełkowe oraz płaskie, prostokątne próbki z otworem. W celu obserwacji makrostruktury próbki poddane zostały obciążeniu aż do zerwania. Natomiast, w celu obserwacji mikrostruktury zostały pocięte w kilku miejscach. Każda z opisanych w tym artykule technologii przyrostowych charakteryzuje się innym sposobem drukowania oraz zastosowanym materiałem. Zmienne te mają znaczący wpływ na makrostrukturę, mikrostrukturę oraz przełom. Próbki wydrukowane z materiału ABS w technologii FDM charakteryzują się widoczną teksturą materiału. Próbki wydrukowane z PA12 w technologii SLS charakteryzują się strukturą amorficzną. Charakterystyczny dla próbek wydrukowanych z VeroWhite Plus w technologii MJ był przełom, który miał cechy pseudo-zmęczeniowe. Mikrostruktura tych próbek była jednorodna z widocznymi wtrąceniami.