实验室液压机是评估基于残留物的增材制造 (AM) 部件的关键标杆工具。具体而言，自动实验室压力机通过施加精确的压力和保持时间来压缩残留粉末形成致密块，从而创建标准化的、高密度的参考样品。这些“完美”样品用作对照组，使研究人员能够客观地衡量 3D 打印过程的机械缺陷或成功之处。
核心要点 液压机通过消除打印过程中产生的缺陷，确定材料的理论最大性能。通过将压制的“参考块”的密度和强度与 3D 打印部件进行比较，您可以将材料质量与制造错误分离开来。
建立材料基线
要有效评估打印部件，您必须首先了解材料的最大潜力。液压机通过创建测试对象的理想化版本来提供这些数据。
创建高密度参考样品
在增材制造中，部件是逐层构建的，这通常会引入空隙或薄弱点。液压机通过将残留粉末压缩成实心、致密的块来避免这种情况。
此过程为材料在最佳固结条件下应达到的目标设定了基线。
消除内部缺陷
自动实验室压力机利用均匀的压力，在许多情况下还利用受控的温度来成型材料。这消除了内部气泡，并确保样品厚度一致。
没有这一步，就无法知道部件是由于材料化学性质差还是打印策略差而失效。
确保可重复性
科学评估需要一致性。自动压力机确保每个参考样品都以完全相同的负载和保持时间生产。
这种可重复性使研究人员能够准确评估不同比例的废弃残留物如何影响硬度和韧性等性能，而不会因人为错误而扭曲数据。
比较机械评估
创建参考样品后，压力机通过比较分析支持对增材制造过程的直接评估。
密度梯度分析
研究人员将压制样品的密度与打印样品的密度进行比较。
如果打印部件的密度明显低于压制参考样品，则表明 AM 工艺参数（如打印速度或喷嘴温度）未能正确熔合材料。
测量抗压强度
压力机通常用于执行破坏性测试，例如测定无侧限抗压强度 (UCS)。
通过施加受控载荷直至失效，研究人员确定材料是否满足特定的工程阈值，例如通常用于道路路基的 1.25 MPa 要求。
验证工艺效率
最终目标是弥合打印部件与压制参考样品之间的差距。
如果 AM 部件的抗压强度接近压制样品的抗压强度，则认为制造过程是高效的。如果差距仍然很大，则需要优化打印参数，而不是材料配方。
理解权衡
虽然液压机对于标杆测试至关重要，但它代表了一种理想化的情景，与增材制造的实际情况不同。
各向同性与各向异性特性
压制样品通常是各向同性的，这意味着它们在所有方向上都具有均匀的强度，因为它们是从散装粉末压缩而成的。
3D 打印部件是各向异性的；它们在层线方向上较弱。将压制块与打印部件进行比较可以提供强度目标，但它没有考虑到打印固有的方向性弱点。
几何限制
液压机可生产简单的几何形状，如圆柱体或圆盘。
它无法复制增材制造可以创建的复杂内部晶格或悬垂结构。因此，压力机验证的是材料实体，而不是最终打印产品的复杂结构几何形状。
为您的目标做出正确的选择
在将液压机集成到您的 AM 评估工作流程中时，请根据您的具体目标调整其用法。
- 如果您的主要重点是材料配方：在尝试打印之前，使用压力机创建无缺陷的样品，以确定废弃残留物的最佳比例。
- 如果您的主要重点是工艺优化：使用压力机设置“100% 密度”基准，然后调整打印机设置，直到您的打印部件达到压制样品密度至少 90-95%。
- 如果您的主要重点是法规遵从性：使用压力机执行破坏性 UCS 测试，以认证您的稳定化废弃材料符合最低工程强度标准（例如 2 MPa）。
液压机可验证您材料的潜力，确保您的增材制造过程能够充分发挥其潜力。
摘要表：
| 评估指标 | 液压机（参考） | 增材制造（测试） |
|---|---|---|
| 样品质量 | 高密度、无缺陷块 | 分层、可能形成空隙 |
| 材料特性 | 各向同性（强度均匀） | 各向异性（方向依赖性） |
| 主要目标 | 材料潜力和基线 | 工艺优化和几何形状 |
| 可重复性 | 高（受控负载和保持时间） | 可变（取决于打印参数） |
| 强度测试 | 无侧限抗压强度 | 结构和方向加载 |
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参考文献
- Adelina Berkemeier, André Wagenführ. SAMSax—An Innovative Living Lab for the Advancement of a Circular Economy through Additive Manufacturing Technologies. DOI: 10.3390/su16020823
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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