Name: 멀티 소재 세라믹 기반 구성 요소-열가 소성 3D 인쇄 (CerAM-T3DP)에 의해 흑백 지 르 코니 아 부품의 제조 첨가물 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: 학습하세요 흑백 지르코니아 부품의 첨가물 제조를 위한 다중 소재 세라믹 기반 구성 요소-열가소성 3D 인쇄(CerAM-T3DP) 방법. 이 기술은 수술 도구 및 맞춤형 제품 등 다양한 세라믹 응용 분야를 가능하게 합니다.

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이 프로젝트는 유럽 연합의 수평선 2020 연구 및 부여 계약 번호 678503에서 혁신 프로그램에서 자금을 받았다.

1. 열가 소성 정지 CerAM-T3DP에 대 한
<ol><li>분말의 선택<ol>
<li>검은 열가 소성 정지의 준비에 대 한 블랙 지 르 코니 아 파우더 지 르 코니 아 블랙-1 사용 하 고 블랙-지 르 코니 아 2.
</li>
		<li>흰색 열가 소성 정지의 준비에 대 한 지 르 코니 아 화이트-1과 흰색-지 르 코니 아 2사용 합니다. 참고: 블랙-지 르 코니 아 2의 제조 업체는 지 르 코니 아의 착 색에 대 한 안료 (4.2 wt.-%)를 사용 하 고 또한 두 파우더 같은 소 동작을가지고 상태. 또한, 알 루미나 (20.43 wt.-%)의 높은 비율의 화이트 색상에 기여 화이트-지 르 코니 아 2. 분말 지 르 코니 아 블랙-1과 지 르 코니 아 화이트-1 다른 구성 있고 따라서 다른 소 결 온도 완전 densification 필요. 지 르 코니 아 화이트-1, 달리 지 르 코니 아 블랙-1 최대 5 wt.-% 안료 구성 되어 있습니다. 권장된 소 결 온도 1400 ° C 블랙-지 르 코니 아 1 및 지 르 코니 아 화이트-1대 한 1350 ° C.</li>
	</ol>
</li>
	<li>분말 모양, 표면적 및 입자 크기 분포에 관한 특징. 참고: 전자 현미경 이미지를 스캔 하는 입자의 모양 사용 되었습니다. 사용된 분말의 입자 크기 분포는 레이저 회절 방법 (레이저 diffractometer)에 의해 측정 되었다. 사용 되는 분말의 특정 표면 특성에 대 한 측정 제조에 의해 제공 되었다.</li>
	<li>다른 지 르 코니 아 정지의 준비를 위해 파라핀과 밀랍 heatable 강력 에 100 ° C의 온도에서 혼합물을 용 해 하 고 폴리머 혼합 균질.<ol>
<li>40 vol.%의 분말 내용에 도달 하기 위해 여러 단계에서 파우더를 추가 합니다.</li>
		<li>100 ° c.에서 2 h 교 반에 의해 분말 폴리머 혼합 균질 모든 정지 같은 분말 콘텐츠 (40 vol.%) 있는지 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>정지의 특성<ol>
<li>전단 속도 범위 0-5000/s 85 ° C 및 110 ° C. 사이의 범위에 다른 온도 대 한 사이에서 고분자 를 사용 하 여 녹은 현 탁 액의 유 변 학적 동작 참고: 우리는-25 ° C ~ 200 ° C 측정 시스템 (25 m m 직경) 접시/접시 사이 조정 가능한 고분자 를 사용. 토크 측정 되었다, 그리고 동적 점도 계산 되었다.</li>
		<li>전단 속도의 기능으로 동적 점도 플롯 및 동적 점도 100 Pa·s 10/s의 전단 속도 대 한 아래, 20 Pa·s 100/s의 전단 속도 대 한 아래와 5000/s 또는 증가의 전단 속도 대 한 1 Pa·s 아래는 온도 허용 범위 내입니다.</li>
		<li>동적 점성도 110 ° c.의 온도 대 한 너무 높은 경우 고분자 혼합물을 추가 하 여 서 스 펜 션 구성 변경</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. CerAM-T3DP에 의해 단일 및 다중 소재 부품의 제조
<ol><li>사용 된 장치 그림 1 의 사용된 CerAM- T3DP-장치 한 프로 파일 스캐너 와 3 개의 다른 마이크로 디스 펜스 시스템, 동시에 또는 교대로 일할 수 있는 CAD 드로잉을 보여준다. 그들의 2를 사용 하 여 흑백 부품 생산.<ol>
<li>100/s 및 20 m m/s의 최대 속도와 이동 축 주파수로 작은 물방울의 증 착을 설정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>증 착 매개 변수의 조사 (모양, 볼륨, 동질성) 결과 물방울 이나 물방울의 속성에 증 착 매개 변수 (마이크로 디스 펜싱 시스템의 속도, 정지 저수지와 노즐의 온도, 축 속도 작업)의 영향을 조사 사슬 (모양, 볼륨, 동질성)입니다.<ol>
<li>증 착 매개 변수를 변화 하 고 증 착에 대 한 서로 다른 주파수 및 축 속도 사용 하 여 단일 물방울으로 방울 체인을 입금. 참고: 자료의 속성에 디스펜서 매개 변수의 영향25전에 논의 되었습니다. 매개 변수 값 경계는 경험적으로 결정 되었습니다만.</li>
		<li>물방울에 대 한 분산 체인 높이 너비는 3% 초과 하지 않아야 합니다 다는 것을 확인 하십시오. 매개 변수 펄스 폭, 방울 퓨전 요소 (DFF) 다양 및 압출 폭 (조각화 매개 변수) 직경 보상 차이 최대 100 미크론 높이 차이 최대 50 미크론. 참고: 그것은 아닙니다 필요 하 고 단일 방울으로 완벽 하 게 모양의 반구를 실현 하는 아마 불가능 하지만 방울 형성의 동질성은 부품의 균질 성 건물을 보장 하기 위해 매우 높은 있는지 확인 해야 합니다.</li>
		<li>다른 초기 매개 변수로 가장 동질적인 물방울 모양 방울 직경, 너비 및 높이 제공 하는 매개 변수 세트를 찾아내기 위하여이 단계를 반복 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>단일 소재 테스트 부품의 제조<ol>
<li>원하는 부분의 생성 된 3D 모델을 사용 하 고 STL 또는 AMF 파일 형식으로 저장 합니다.</li>
		<li>조각화 프로그램 (예: 슬라이서 1 또는 슬라이서 2)를 사용 하 여 해당 G-코드 생성. 2.2 단계에서 인수 물방울 모양에 대 한 속성을 설정 합니다.</li>
		<li>G-코드를 업로드 하 고 CerAM-T3DP-장치를 프로세스 매개 변수를 채울. CerAM-T3DP-장치 단계에서 얻은 2.2 해당 않았다 물방울 모양 슬라이서를 제공 하는 매개 변수를 설정 합니다. 건축 작업을 시작 하려면 장치 소프트웨어를 시작 합니다. 참고: 원하는 부분을 구축 하거나 새로운 정지를 사용 하기 전에 특정 테스트 샘플을 제조에 유리 하다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>CerAM-멀티 소재 부품의 T3DP<ol>
<li>관련 된 각 자료에 대 한 단계 2.2을 실행 합니다.</li>
		<li>약 같은 물방울 특성 있는 두 자료에 대 한 분배 매개 변수를 선택 합니다.</li>
		<li>하나의 물방울과 큰 결함과 오류가 구성 요소에서 발생할 수 있는 다른 물질에 대 한 높이에 차이 피하기 위해 결과 중복 사이의 거리를 변경 하 여 레이어 높이 조정 합니다. 참고: 두 방울과 관련 된 더 큰 오버랩 사이의 거리를 줄여, 너비와 높이 물방울 체인의 증가 한 방울의 거의 지속적인 볼륨 때문에. 그것은 작은 물방울 체인 폭 방울 체인 높이 보다 더 빨리 증가 관찰할 수 있습니다.</li>
		<li>원하는 부분의 생성 된 3D 모델을 사용 하 고 AMF 파일으로 저장 합니다. 슬라이서를 지 원하는 경우 여러 구성 요소 영역 또한 STL 파일 형식으로 저장할 수 있습니다.</li>
		<li>멀티 소재 구성 요소를 인쇄 하려면 각 자료에 대 한 해당 마이크로 디스 펜스 시스템 을 할당 하 여 사용 조각화 소프트웨어에 관련 된 자료를 해당 구성 요소 영역을 할당 합니다.</li>
		<li>슬라이서 소프트웨어를 사용 하 여 각 재료에 대 한 G-코드를 생성 합니다.</li>
		<li>G-코드를 업로드 하 고 CerAM-T3DP-장치를 프로세스 매개 변수를 채울. CerAM-T3DP-장치 단계에서 얻은 2.2 해당 않았다 물방울 모양 슬라이서를 제공 하는 매개 변수를 설정 합니다. 건축 작업을 시작 하려면 장치 소프트웨어를 시작 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 공동 디 바인딩 및 공동 소의 단일-및 멀티-Material 구성 요소
<ol><li>다음 별도 단계에서 녹색 샘플을 debind.<ol>
<li>첫째, 모 세관 힘에 의해 바인더 재료의 제거를 촉진 하 고 균질 온도 분포를 보장 구조적 뿐만 샘플을 지원 하기 위해 정교 알 루미나 분말 (분말 침대)의 느슨한 대량 샘플을 넣어.</li>
		<li>공기 분위기에서 (로 디 바인딩)로 매우 낮은 난방 속도 디 바인딩 수행 270 ° c.까지 4 K/h는 결함이 없는 디 바인딩 되도록가 열 속도 설정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>이 첫 번째 debinding 단계 후 조심 스럽게 예 좋은 브러시로 침구 분말 제거. 알 루미나가 마 가구에 샘플을 놓습니다.</li>
	<li>공기 분위기에서 두 번째 debinding 단계 적용 최대 900 ° C (12 K/h)에서 동일한. 참고: 모든 나머지 유기 바인더 재료 열 제거 되었습니다, 내 같은 단계에서 지 르 코니 아 입자의 전 소로 시작 된가 마 소에 샘플의 후속 전송을 활성화 하는 동안.</li>
	<li>마지막으로 적당 한 보일 러 (소 노)에서 2 h 1350 ° C (180 K/h)에서 공기 분위기에서 샘플을 sinter. 구성 요소의 수축 길이 측정 3 차원에 의해 특성화 고 그것은 각 방향에 대 한 약 20% 다는 것을 확인 한다.</li>
</ol>4. 단일 및 다중 Material 부품의 특성
<ol><li>샘플을 제대로 잘라내어 ceramographic 메서드를 사용 하 여 표면 폴란드어.</li>
	<li>필드 방출 스캐닝 전자 현미경 (FESEM)를 사용 하 여 조사는 미세에 적용 됩니다.</li>
	<li>시각의 두 단계 및 사용된 재료의 경계 인터페이스에서 다공성을 검사 합니다. 더 자세한 결과 FESEM 및 후속 그림 분석 내에서 소 결 된 미세 다공성을 조사 하 여 예를 들어 인터페이스 분석을 수행 합니다. 타겟된 다공성 1% 미만 이다입니다. 다공성이 너무 높은 경우, 증 착 매개 변수 상승 (2.2) 또는 열 처리 (3)의 정권이 다.</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 없다.

높은 전단 속도 5000/s에서 녹은 서 스 펜 션의 유 변 학적 행동의 특성은 디스 펜스 시스템 (피스톤과 노즐 챔버의 형상, 피스톤의 속도) 사용된 마이크로 내 조건 평가 이후 필요 전단 속도 5000/s 및 더 높은 증 착 과정25동안 시스템을 분배 하는 마이크로 생성 됩니다 밝혔다.
멀티 소재 부품의 제조에 대 한 디스펜서의 캘리브레이션 지원 인쇄 매개 변수를 조사 할 수 있습니다. 속성 자료의 디스펜서 매개 변수의 영향25에서 논의 되었습니다. 매개 변수 값 경계만 되었습니다 determent 경험입니다. 지금까지 경험적 방울 체인 높이 너비에 대 한 분산 3%를 초과 하지 않아야 합니다. 직경 100 미크론 까지의 차이 50 마이크론까지 높이 차이 매개 변수 펄스 폭, 방울 퓨전 요소 (DFF) 및 압출 폭 (슬라이스 매개 변수)에 의해 보상 될 수 있다.
그것은 한 방울 때문에 그것은 다른 자료에의 할 경우는 레이어 내에서 흘 귀 착될 것입니다 사이의 거리를 변경 하 여 다른 물자의 레이어 높이 서로 조정 된다 인쇄 과정에 대 한 중요 한 일치 하지입니다. 한 흘 큰 결함 및 결함 부품 리드. 두 방울과 관련 된 더 큰 오버랩 사이의 거리를 줄임으로써, 너비와 높이 물방울 체인의 한 방울의 거의 일정 한 볼륨으로 인해 증가 합니다. 그것은 작은 물방울 체인 폭 방울 체인 높이 보다 더 빨리 증가 관찰할 수 있습니다. 그것은 필요 하 고 단일 방울으로 완벽 하 게 모양의 반구를 실현 하는 아마 불가능 하지만 피팅 매개 변수 방울 형성의 동질성은 한 균질 성 보장 하는 매우 높은 분배를 결정 하 여 확인을 해야합니다 구성 요소의 건물입니다.
85 ° C에서 측정 마이크로 디스 펜싱 시스템의 먹이 카트리지에서 정지의 유 변 학적 동작을 시뮬레이션합니다. 90 ° c, 바인더 구성 요소 분해 (그림 7)를 시작합니다. 모든 정지 거의 비슷한 동작을 보여줍니다. 마이크로 디스 펜싱 시스템의 사용된 노즐 온도 100 ° c. 이 온도 때문에 노즐을 통과 하면서 정지 온도 증가 기인한 낮은 점도 방울 형성을 촉진 합니다. 이 온도에서 노즐 내에서 정지의 짧은 유지 시간 때문에 분해는 하지 영향을 미치는 소재 동작 크게.
다 색 구성 요소 거의 결함이 없는, 하지만 블랙-지 르 코니 아 2 그리고 백색-지 르 코니 아 2 분말 백색 단계의 색상 분홍색으로 설정에 대 한 소 결 했다 될 수 있습니다. 색 변경에 대 한 원인 소 결 하는 동안 다른 재료 사이의 확산 프로세스입니다. 이것은 표면에만 효과 고 연마 단계에 의해 제거 될 수 있다. 하지만 이것은 매우 오전 기술에 의해 만들어진 복잡 한 구조에 대 한 도전적 이다.
내 다 색 구성 요소 사이 두 개의 다른 구성 평면 및 결합 한 경계 인터페이스 개발. 따라서, 재료의 드롭 바인딩된 증 착에 다른 마이크로 구조의 배열 수 있습니다 실현 될 매우 정확 하 게. 또한, 물방울 모양 2 개의 물자 사이 경계 인터페이스를 증가 악용 될 수 있습니다. 지금까지 개별 소재 전환 제작 되었습니다. 미래 연구에는 재료 간의 점진적 변경의 생산 포함 되어 있습니다.

기능적으로 등급 재료 (FGM)은 다양 한 속성은 미세 또는 소재1전환에 관한 자료입니다. 이러한 전환 불연속 또는 연속 수 있습니다. FGM의 다른 종류는 소재 그라디언트, 등급된 다공성으로 다 색된 구성 요소와 구성 요소와 같은 알려져 있다.
FGM 구성 요소 제조 될 수 있다 단일 기존의 형성 기술2,3,,45,6,7 또는 이러한 기술의 조합에 대 한 예, 인 몰드 라벨 테이프 캐스팅 및 사출 성형8,9의 조합으로.
첨가제 제조 (오전) 디자인의 지금까지 전례 없는 자유와 부품의 생산에 대 한 수 있습니다. 이 첨단 형성 하는 고분자와 금속에 대 한 기술 이라고 여겨진다. 도자기의 처리에 대 한 첫 번째 상용 프로세스는 사용 가능한10, 그리고 거의 모든 알려진된 오전 기술 세계11,,1213모든 실험실에서 도자기의 오전에 사용 됩니다.
오전의 장점을 결합 하 여 FGM의 혜택 세라믹 기반 4 D 구성 요소 (3 차원 형상 및 각 위치에서 물질의 성질에 관한 자유의 하나의 학위에 대 한)을 열가 소성 3D 인쇄 (CerAM-T3DP) 개발 되었습니다에서 드레스덴, 독일, 직접 오전 기술로 프라운호퍼 IKTS. 멀티 소재 부품14,15,,1617의 오전이 있습니다. CerAM-T3DP 입자 가득 열가 소성 정지의 한 방울의 선택적 증 착을 기반으로 합니다. 여러 주입 시스템을 이용 하 여 다른 열가 소성 정지 레이어 레이어 대량 생산 하 여 서로 옆에 예금 될 수 있는 속성 그라디언트 없애는 제조 녹색 구성 요소18내 뿐만 아니라 소재. 있는 이전 입금된 자료를 공고히 선택적으로 전체 레이어, CerAM-위에 간접 오전 프로세스와 달리 T3DP 프로세스 제거 다음 재료의 증 착 전에 경화 되지 않은 자료의 추가적인 노력이 필요 하지 않습니다. 멀티 소재 부품의 오전에 더 적합 하 고 있습니다.
얻으려면 오전 과정 후 필요한 열 처리에 대 한 극복 하기 위해 도전 있다 비록 CerAM-프로세스 수 FGM의 오전 및 세라믹 기반 구성 요소 전례 없는 속성의 T3DP를 이용 하는 멀티 소재 합성입니다. 특히, 복합 재료에서 짝된 분말 공동 상 성공적으로 수를 동일한 온도 분위기에서 수행할 수 있다 구성 요소의 소 결 해야 합니다. 따라서, 그것은 모든 자료는 유사한 소 결 온도 동작 (시작의 소 결, 수축 동작 온도)를 위한 전제 조건. 냉각 하는 동안 중요 한 기계적 스트레스를 방지 하기 위해 모든 재료의 열 확장의 계수 약 동등한11있다.
한 구성 요소에 다른 특성을 가진 재료의 조합 매니폴드 응용 프로그램에 대 한 전례 없는 속성 구성 요소에 문을 열립니다. 절삭 공구, 내 마모성 부품, 에너지, 및 연료 전지 구성 요소 또는 바이 폴라 수술 도구19,20,,2122, 예를 들어 스테인레스 스틸-지 르 코니 아 복합 재료를 사용할 수 있습니다. 23,24. 이러한 구성 요소 수 실현 될으로 CerAM-T3DP14,15,,1617, 너무, 특별 한 밀링 과정16소 동작의 조정 후.
조밀한과 다공성 지 르 코니 아와 같은 등급된 다공성으로 세라믹 기반 FGM 다공성 영역의 높은 활성 표면 밀도 영역에서 매우 좋은 기계적 특성 결합 되어 있습니다. 이러한 구성 요소와 같이 없애는 CerAM-T3DP18에 의해 제조 될 수 있다.
이 문서에서 우리는 CerAM-T3DP에 의해 하나의 구성 요소에 두 개의 서로 다른 색상으로 지 르 코니 아 부품의 오전 조사. 우리는 한 세라믹 부품이 조합 보석 응용 프로그램에 대 한 흥미 때문에 흰색과 검은색 지 르 코니 아를 선택 했다. 개별된 명품의 수요는 여전히 성장 하 고 매우 높은 이다. 기술 세라믹 기반 다중 소재 구성 요소는 높은 해상도와 매우 좋은 표면 특성의 오전을 허용 하는이 수요를 만족 시킬 수 있게 됩니다. 세라믹 지 르 코니 아 같은 예 생산 시계 구성 요소 또는 시계 케이스 및 베젤 같은 특별 한 햅 틱 때문에 링, 눈, 경도 및 금속에 비해 낮은 무게에 사용 됩니다.

<table><tbody><tr><td>Material</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zirconia black - 1</td><td>TZ-3Y-Black</td><td>Tosoh</td><td></td></tr><tr><td>지르코니아 블랙 - 2</td><td>ZirPro ColorYZ Black</td><td>Saint Gobain</td><td></td></tr><tr><td>지르코니아 화이트 - 1</td><td>TZ-3Y-Black</td><td>Tosoh</td><td></td></tr><tr><td>지르코니아 화이트 - 2</td><td>ZirPro ColorYZ Arctic White</td><td>Saint Gobain</td><td></td></tr><tr><td>장비</강력></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>레이저 회절분석기</td><td>Mastersizer 2000</td><td>Malvern Instruments Ltd., 영국</td><td></td></tr><tr><td>디졸버</td><td>DISPERMAT CA 20-C</td><td>VMA-Getzmann GmbH, 독일</td><td></td></tr><tr><td>레오미터</td><td>모듈러 컴팩트 레오미터 MCR 302&nbsp;</td><td>Anton Paar, 오스트리아</td><td></td>그라츠</tr><tr><td>마이크로 디스펜싱 시스템</td><td>MDS 3250</td><td>Vermes, 독일&nbsp; &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>T3DP 장치&nbsp;</td><td>IKTS-T3DP-device "TRUDE", 자체 개발</td><td>Fraunhofer IKTS, 상업화된</td><td></td></tr><tr><td>프로필 스캐너</td><td>LJ-V7020</td><td>Keyence가 아님&nbsp; &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>슬라이서 1</td><td>Slic3r</td><td>오픈 소스 소프트웨어</td><td></td></tr><tr><td>슬라이서 2</td><td>Simplify3D</td><td>Simplofy3D</td><td></td></tr><tr><td>디바인더로</td><td>NA120/45</td><td>Nabertherm, 독일</td><td></td></tr><tr><td>소결로</td><td>LH 15/12</td><td>Nabertherm, 독일&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>FESEM</td><td>제미니 982&nbsp;</td><td>자이스, 독일&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

멀티 소재 세라믹 기반 구성 요소-열가 소성 3d 인쇄 (ceram-t3dp)에 의해 흑백 지 르 코니 아 부품의 제조 첨가물

Multi-material Ceramic-Based Components &#8211; Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (CerAM - T3DP)

4 D 구성 요소 (3 차원 형상 및 각 위치에서 물질의 성질에 관한 자유의 하나의 학위에 대 한) 세라믹 기반 혜택의 기능적 등급 재료 (FGM) 첨가제 제조 (오전)의 혜택을 결합 하는 열가 소성 3D 인쇄 (CerAM-T3DP)이 개발 되었다. 그것은 다중 소재 부품의 오전 수 있는 직접 오전 기술입니다. 이 기술 흑백 지 르 코니 아 부품의 장점을 설명 하기 위해 제조 없애는 되었고 공동 상 결함-무료.
흑인과 백인 지 르 코니 아 분말의 2 개의 다른 쌍은 다른 열가 소성 정지 준비를 사용 되었다. 적절 한 분배 매개 변수 단일 소재 테스트 구성 요소를 제조 조사 되었고 멀티 컬러 지 르 코니 아 부품의 첨가제 제조에 대 한 조정.

측정 된 부품의 생산에 대 한 동일한 제조 업체의 파우더만 멀티 소재 각 구성 요소에 대 한 결합 되었습니다. 실험 한 구성 요소에 다른 제조의 파우더와는 여전히 진행 중입니다. 이 목적을 위해 다른 수축 율 간주 해야 합니다.
지 르 코니 아 화이트-1 분산 후의 평균 입자 지름 (d50)의 측정 결과 0.37 µ m 이었다. 제조 업체는 실제 입자 크기 0.04 µ m (1 개의 크기 순서 더 적은)의 상태. 지 르 코니 아 블랙-1의 평균 입자 크기 (d50)은 0.5 µ m. 그림 2 (A) 정보. 내 지 르 코니 아 화이트-1 및 그림 2 (B) FESEM 이미지는 드롭의 표면의 FESEM 분석에서는 그림 2 (C) 그림 2 (D) 쇼 블랙-지 르 코니 아 1도마찬가지. 큰 둥근과 립 (100 µ m까지 직경) 건조 눌러 원 재료에 대 한 일반적 치료 두 분말에 의하여 이루어져 있다. 지 르 코니 아 화이트-1 (그림 2 (B))의 기본 입자와 지 르 코니 아 블랙-1 (그림 2 (D)) 거의 0.04 μ의 실제 입자 크기 드롭 표면의 FESEM 이미지 표시 m입니다.
그림 2 (E) - 2 (H) 흰색-지 르 코니 아 2 블랙-지 르 코니 아 2의FESEM 이미지를 표시 합니다. 지 르 코니 아 파우더 지 르 코니 아 화이트-2 블랙-지 르 코니 아 2의 측정 된 평균 입자 크기 (d50)는 0.27 µ m 및 0.25 µ m, 각각, 어떤 점에서 입자는 100 µ m (그림 2 최대 직경을 가진 둥근 알갱이로 존재 (E) 및 그림 2 (G)). 백색 분말 기본 입자의 크기는 0.1 µ m (그림 2 (F)) 아래입니다. 흑색 화약 기본 입자는 직경 (그림 2 (H))에 최대 0.5 µ m입니다.
그림 3 (A) 전단 속도 및 온도 (85 ° C와 100 ° C)의 기능으로 지 르 코니 아 화이트-1 및 지 르 코니 아 블랙-1에 따라 정지의 동적 점도 보여준다. 두 정지 동작 온도에 숱이 전단을 보여줍니다.
표 1 에 현 탁 액 및 다른 온도 대 한 다른 전단 속도에서 측정 된 점도 요약 되어 있습니다.
그림 3 (B) 흰색-지 르 코니 아 2 및 지 르 코니 아 블랙-2 (85 ° C와 100 ° C)에 따라 정지의 유 변 학적 동작을 보여 줍니다. 모든 그래프 표시 동작을 숱이 전단. 표 2 는 다른 전단 속도에서 다른 온도 대 한 정지의 측정 된 점도 요약합니다.
전단 속도 제어 측정 뿐만 아니라 장기적인 측정 실시 했다. 그림 3 (C) 10/s 이상 2 h의 일정 한 전단 속도에 모든 4 개의 정지에 대 한 장기적인 측정 하는 동안 동적 점성의 과정을 보여 줍니다. 화이트 지 르 코니 아 정지 (흰색-지 르 코니 아 1과 흰색-지 르 코니 아 2)의 동적 점도 거의 일정 (표 3), 동적 점도 (지 르 코니 아 블랙-1 블랙 지 르 코니 아의 약간 감소 하는 경향이 있다 그리고 지 르 코니 아 블랙-2).
투약 매개 변수의 경험적 결정 후 단일 구성 요소, 제조 3 차원 구조 각 정지에 대 한 관리 되었다. 그림 4 (A) 표시의 정지를 기반으로 하는 복잡 한 소 결된 테스트 구조 지 르 코니 아 화이트-1와 없애는 CerAM-T3DP에 의해 제조. 같은 구조를 없애는 CerAM-T3DP와 지 르 코니 아 블랙-1에의해 제조 테스트-서 스 펜 션 그림 4 (B)에 표시 됩니다.
그림 4 (C)는 지 르 코니 아 화이트-2, 그림 4 (D) 블랙-지 르 코니 아 2기반으로 하는 소 결된 테스트 구조의 지 르 코니 아 정지에 따라 소 결된 테스트 구조를 보여 줍니다. 단일 색상 구성 요소 제조 후 다 색 부품의 제조가 일어났다. 그림 4 (D) 4 (F)를 일부 상 멀티 컬러 지 르 코니 아 부품 첨가제 제조 CerAM-T3DP를 사용 하 여 표시 합니다.
그림 5 (A) 와 그림 5 (B) 지 르 코니 아 파우더 지 르 코니 아 화이트-1 (맨 위) 및 에 따라 두 정지 사이 명확 하 게 구별할 수 인터페이스 구성 요소 다 색의 미세의 FESEM-이미지 보기 지 르 코니 아 블랙-1 (아래).
에너지 흩어진 엑스레이 분 광 분석 (EDX) 소 결 된 지 르 코니 아 블랙-1의 미세에 더 알 루미나 표면 (그림 6 (A-C)) 발생 했다. 평가의 구성 하는 및 지 르 코니 아-블랙 1-미세 특히 더 자세히 더 EDX 수사에 어두운 지역에서에서 일어났다 (그림 6 (D-G)) (그림 6 (E)의 강 수를 보여준 ).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig1.jpg"> 그림 1: 사용된 CerAM-의 CAD 드로잉 T3DP-장치 3 명의 마이크로 분배 단위와 하나의 표면 스캐너. <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig2.jpg"> 그림 2: FESEM-이미지 사용된 지 르 코니 아의 알갱이 만든다. (A) 화이트-지 르 코니 아 1 알갱이 만든다-개요 및 (B) 표면; (C) 지 르 코니 아 블랙-1 그래 뉼-개요 및 (D) 표면; (E) 지 르 코니 아 화이트-2 그래 뉼-개요 및 (F) 표면; (G) 블랙-지 르 코니 아 2 그래 뉼-개요 및 (H) 표면.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig3.jpg"> 그림 3: 열가 소성 정지의 유 변 학적 행동. (A) 지 르 코니 아 파우더 지 르 코니 아 화이트-1 블랙-지 르 코니 아 1;에 따라 (B) 기반 지 르 코니 아 파우더 지 르 코니 아 화이트-2 블랙-지 르 코니 아 2; (C) 비교 상수에 장기 측정 하는 동안 모든 4 개의 정지의 전단 10/s의 속도.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig4.jpg"> 그림 4: 소 결 단일-및 멀티-material 구조 더하기 T3DP에 의해 제조 테스트. 지 르 코니 아 화이트-1 기반으로 하는 (A) -서 스 펜 션; 지 르 코니 아 블랙-1 기반으로 하는 (B) -서 스 펜 션; 지 르 코니 아 화이트-2 기반으로 하는 (C) -현 탁 액; 블랙-지 르 코니 아 2 기반으로 하는 (D) -서 스 펜 션; 지 르 코니 아 화이트-1 - 블랙-지 르 코니 아 1 기반으로 (E) -서 스 펜 션; (F) 화이트-지 르 코니 아 2- 블랙-지 르 코니 아 2 -서 스 펜 션-프레임 구조로 및 (G) 고리 모양의 구조 기반으로 합니다.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig5.jpg"> 그림 5: FESEM 이미지. 소 결 된 지 르 코니 아 화이트-1 (맨 위)와 지 르 코니 아 블랙-1 (아래쪽) 사이의 인터페이스에서 횡단면의 FESEM 이미지 (A) 평면 인터페이스와 (B) 한 인터페이스
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig6.jpg"> 그림 6: 소 결 된 지 르 코니 아 화이트-1에서 EDX 측정 결과 / 블랙-지 르 코니 아 1 -인터페이스. (A) 측정 필드 1 + 2 (D) 3-5;에 대 한 개요 측정 (B) 필드 1, (C) 2, (E) 필드 3, 4 (F) 필드의 결과 (G) 5 필드.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig7.jpg"> 그림 7: 지 르 코니 아 화이트-1- 블랙-지 르 코니 아 1의 질량 변화-열 분해 동안 정지 <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/57538/57538table1.jpg"> 표 1: 지 르 코니 아 파우더 지 르 코니 아 화이트-1 및 지 르 코니 아 블랙-1기반으로 열가 소성 정지의 동적 점도. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_01.pdf">이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/57538/57538table2.jpg"> 표 2: 지 르 코니 아 파우더 지 르 코니 아 화이트-2와 지 르 코니 아 블랙-2기반으로 열가 소성 정지의 동적 점도. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_02.pdf">이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Table 3" src="/files/ftp_upload/57538/57538table3.jpg"> 표 3: 10/s 일정 전단 속도로 장기 측정 하는 동안 모든 4 개의 정지의 동적 점도 <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_03.pdf">이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

여기 우리는 더하기 열가 소성 3D 인쇄 (CerAM-T3DP)에 의해 흑백 지 르 코니 아 부품을 제조 하 고 결함이 없는 소 공동에 대 한 프로토콜을 설명 합니다.

멀티 소재 세라믹 기반 구성 요소-열가 소성 3D 인쇄 (CerAM-T3DP)에 의해 흑백 지 르 코니 아 부품의 제조 첨가물

To combine the benefits of Additive Manufacturing (AM) with the benefits of Functionally Graded Materials (FGM) to ceramic-based 4D components (three ...

이 방법은 세라믹 반응기, 수술 도구 또는 맞춤형 고급 제품과 같은 다양한 응용 분야에 세라믹 부품의 문을 여는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 일부 물질의 위치가 선택적으로 발생한다는 것입니다. 그리고 일부 재료의 인증은 일부 재료 특성과 독립적으로 발생합니다.우리는 먼저 이 방법에 대한 아이디어를 가지고 있었는데, 우리는 적층 제조에 대한 다중 물질 접근법 분야에서 우리의 지식의 적응에 대해 생각할 때. 열가소성 현탁액을 만들려면 먼저 분말을 선택하십시오. 흑백 물체의 첨가제 제조에는 두 가지 분말이 필요합니다.이 경우 선택 사항은 지르코니아 블랙-1과 지르코니아 화이트-1입니다. 이는 비슷한 중심 온도를 가지고 있습니다. 입자 모양과 표면적에 대하여 몇몇을 특징기 위하여 두 분말의 전자 현미경 심을 스캐닝하는 필드 방출을 얻습니다.여기서 지르코니아 백색 입자의 평균 입자 직경은 마이크로미터의 약 4/10이다. 레이저 디락토미터로 측정된 바와 같이 지르코니아 흑색 입자의 평균 직경은 1/2 마이크로미터입니다. 열용 용존기에서 서스펜션을 준비하려면 계속 하십시오.파라핀과 밀랍의 혼합물을 녹여 100도에서 용해제와 별도로 각 서스펜션을 준비합니다. 계속 검사하기 전에 용기가 용융이 완료되었는지 확인하십시오. 용융이 완료되면 폴리머 혼합물을 균질화하십시오.다음으로 해결자 디스크의 속도를 줄입니다. 그런 다음 여러 단계에 걸쳐 지르코니아 분말 중 하나를 천천히 추가하여 혼합물의 40 %가부로 됩니다. 파라핀, 밀랍 및 기타 화학 성분을 녹인 후 중합체 혼합물을 균질화합니다.다음으로 용존 디스크의 속도를 줄입니다. 그런 다음 여러 단계에 걸쳐 지르코니아 분말 중 하나를 천천히 추가하여 혼합물의 40 %가부로 됩니다. 분말 함량이 부피량별로 40%일 때 중지하십시오.흑백 서스펜션모두에 대한 대상 값입니다. 그런 다음 분말 폴리머 혼합물을 섭씨 100도에서 2시간 동안 저어줍니다. 교반 후, 혼합물이 선행 전에 균질화되었는지 확인하십시오.그들이 만든 대로, 레오미터를 사용하여 각 용융 서스펜션을 특성화. 다른 온도에 대한 전단 속도의 함수로 동적 점도를 플롯합니다. 이 데이터는 지르코니아 블랙-1, 그리고 지르코니아 화이트-1 두 개의 다른 온도에 대 한.지정된 서스펜션 과 온도의 경우 동적 점도가 초당 10의 전단 속도의 경우 100 초 미만인지 확인하십시오. 초당 100의 전단 속도의 경우 20 초 미만입니다. 그리고 초당 5000의 전단 속도에 대한 1 파스칼 초 미만.필요한 경우 온도를 높이거나 폴리머 혼합물을 추가하여 동적 점도를 변경합니다. 열가소성 3D 프린팅 장치로 작업을 시작합니다. 이 도면은 장치 세 마이크로 디스펜싱 시스템을 묘사합니다.동시에 또는 개별적으로 작동할 수 있습니다. 또한 인쇄헤드 출력의 특성화에 사용되는 프로파일 스캐너도 묘사되어 있습니다. 이것은 인쇄 시스템에 나타나는 열가소성 3D 인쇄헤드입니다.사용할 디스펜서 두 개를 선택합니다. 흑백 적정 제조의 경우 한 디스펜서에 검은색 서스펜션을 추가하고 다른 디스펜서에 흰색 서스펜션을 추가합니다. 준비되면 단일 방울 및 물방울 체인에 대한 증착 빈도, 축 속도 및 기타 매개 변수를 변경하여 실험합니다.파란색 레이저를 사용하여 데이터를 수집하여 출력을 특성화하는 프로파일 스캐너를 사용합니다. 두 재료의 액적이 동일한 특성을 갖을 수 있도록 디스펜싱 매개변수를 식별합니다. 단일 방울 사이의 거리를 조정하여 다양한 재료의 높이 차이를 방지합니다.다음은 서로 다른 매개 변수로 생성되고 흑백 서스펜션을 모두 사용하여 단일 물방울 및 물방울 체인의 예입니다. 모양, 볼륨 및 균질성에 대한 매개 변수 범위의 출력을 검토합니다. 인쇄 매개 변수를 결정한 후 원하는 부분을 결정합니다.부품의 생성된 3D 모델을 사용하고 모델 파일을 적세 제조 형식으로 저장합니다. 슬라이서 소프트웨어에서 해당 마이크로 디스펜싱 시스템을 할당하여 두 재료를 서로 다른 구성 요소 영역에 할당합니다. G 코드를 생성하고 프린터에 업로드합니다.매개 변수가 설정되어 있는지 확인하고 작업을 시작합니다. 이 작품을 인쇄하는 데 초당 8 밀리미터에서 약 1 시간이 소요됩니다. 건물 프로세스가 완료되면 샘플을 복구합니다.이 시점에서 샘플은 바인딩할 준비가 되었습니다. 샘플을 사용하여 구속력을 준비합니다. 거친 스크린에 샘플을 알루미나 파우더 침대에 배치하여 지지 및 온도 분포를 지원합니다.다음으로, 샘플이 있는 파우더 베드를 공기 대기 용광로에 넣습니다. 그리고 결함 없는 결합을 보장하기 위해 가열 및 냉각 프로그램을 설정합니다. 실온에 있을 때 샘플을 검색합니다.그리고 다음 단계를 계속합니다. 침구 분말에서 샘플을 제거합니다. 그런 다음 미세 한 브러시로 침구 분말을 조심스럽게 제거하십시오.두 번째 구속력을 위해 샘플을 알루미나 가마 가구에 놓습니다. 공기 대기 오븐으로 돌아가 시료에 대해 보다 빠른 가열 속도와 동일한 냉각 속도를 사용합니다. 냉각 후 샘플을 용광로를 중심으로 대기 대기로 가져 가라.샘플을 섭씨 1, 섭씨 350도에서 2시간 동안 중심으로 합니다. 이것은 3D 모델과 함께 구속력 및 중심 단계의 끝에있는 제조 된 조각입니다. 3D 스캐너를 사용하여 각 방향에서 약 20%여야 하는 구성 요소 수축을 특성화합니다.절단 및 광택 인쇄 된 샘플에 추가 특성을 수행합니다. 이 현장 방출 스캐닝 전자 현미경 이미지는 중앙 지르코니아 화이트-1과 지르코니아 블랙-1 사이의 플래너 인터페이스에서 단면이다. 두 지역의 에너지 분산 X선 분광 분석으로 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.알루미나와 관련된 봉우리를 검색할 때, 결과는 지르코니아 블랙-1에서 더 많은 알루미나 십자가가 발생함을 나타냅니다. 이러한 측정 지점은 지르코니아 흑색 영역 내에 있습니다. 그들의 구성은 에너지 분산 엑스레이 분광기로 드러난다.이 보다 상세한 분석에서 스펙트럼, 지르코니아 블랙 미세 구조는 알루미나 침전. 이 기술이 마스터되면 세라믹 부품을 설계하고 사용하는 방식을 바꿀 수 있습니다. 이 기술을 사용하는 동안 당신은 단지 형성 기술임을 기억해야합니다.그리고 녹색 몸은 최종 세라믹 특성을 달성하기 위해 구속되고 중심이되어야합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 적정 제조를 통해 세라믹 재료를 결합하는 방법에 대해 잘 이해해야 합니다.

multi-material-ceramic-based-components-additive-manufacturing-black

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

이 논문은 미세 전자 기계 시스템 (MEMS) 구조 및 장치의 유연한 제작을위한 3D 첨가제 micromanufacturing 전략 (라고 '마이크로 벽돌')을 소개합니다. 이 접근법은 급속 열 어닐링 사용 재료 본딩 기술과 함께 마이크로 / 나노 스케일 물질의 전사 인쇄 기반 어셈블리를 포함한다.

3D 첨가제 Micromanufacturing에 대한 마이크로 벽돌

첨가제 제조 (오전)을 채용 하는 표면에 마이크로 기능으로 복잡 한 형상에 대 한 삽입 성형 사출 날조를 위한 프로토콜 제공 됩니다.

마이크로 3D 부품의 사출 성형에 대 한 부드러운 금형 프로세스 체인 기둥

이 연구 쇼 멀티 소재 첨가제 제조 () 사용 하 고 필 라 멘 트 제조 (FFF) 스테인리스 및 지 르 코니 아의 융합.

금속-세라믹 부품의 융합된 필 라 멘 트 제조 (FFF)

이 원고 없애는 스테레오 리소 그래피에 의해 제조 하는 단일 다기능 세라믹 부품 (예:고밀도 다공성 구조의 조합)의 처리를 설명 합니다.

스테레오 리소 그래피에 의해 기능적으로 등급된 세라믹 재료의 첨가제 제조

음수 첨가제 제조 라는 메서드 근처의 다양 한 길이 완전히 조밀한 복잡 한 모양의 보론 카바 이드 부품을 생산 하는 데 사용 됩니다. 이 기술은 균질 성 탄소 열 분해 후 원조 소 뒤에 독특한 고 에이전트로 resorcinol-포 름 알 데히드를 포함 새로운 현 탁 액의 배합을 통해 가능 하다.

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이 논문은 염료 감응 태양 전지 제조를 위한 잉크젯 인쇄의 적합성을 조사합니다. 바인더가 없는 TiO2 나노 입자 잉크를 제조하여 FTO 유리 기판에 인쇄했습니다. 프린팅된 층은 활성 면적이 0.25cm2이고 효율이 3.5%인 셀로 제작되었습니다.

염료 감응 형 태양 전지에 대한 이산화 티타늄의 디지털 인쇄

학습하세요 흑백 지르코니아 부품의 첨가물 제조를 위한 다중 소재 세라믹 기반 구성 요소-열가소성 3D 인쇄(CerAM-T3DP) 방법. 이 기술은 수술 도구 및 맞춤형 제품 등 다양한 세라믹 응용 분야를 가능하게 합니다.

멀티 소재 세라믹 기반 구성 요소-열가 소성 3D 인쇄 (CerAM-T3DP)에 의해 흑백 지 르 코니 아 부품의 제조 첨가물

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