Name: Erimiş filaman imalatı Metal-seramik bileşenler (FFF) (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-11T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Keşfedin, paslanmaz çelik ve zirkonya kullanarak FFF ile metal-seramik ısıtma elemanı üretimini. Bu yöntem, tıbbi ve otomotiv alanlarında çok malzemeli katmanlı imalat uygulamaları için yeni olanaklar sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu proje Avrupa Birliği'nin ufuk 2020 araştırma ve yenilik programı Hibe Sözleşmesi No 678503 altında fon aldı.

1. kullanılan malzemeler
<ol><li>Ciltçi bileşenlerinin seçimi<ol>
<li>Son derece dolu bileşikler (yaklaşık 50 Vol % toz içeriği) FFF için tanımlanmış ölçütlere göre cilt sistemini seçin: yüksek mekanik güç, yeterli sertlik, düşük viskozite ve biriktirme için esneklik. Yüksek katı yükleme tarafından sert bir düşüş esneklik ve viskozite artması beklenebilir. Not: Bu çalışmada, bir çok bileşenli Ciltçi sistemi kullanıldı. Bileşenleri çoğunluğu bir termoplastik elastomer esneklik ve gücü artırmak için oluşuyordu. Functionalized Poliolefin tozu ile yapışma geliştirmek için bir omurga olarak dahil edildi. Son olarak, Stearik asit (yaklaşık 5 vol %) tozlar iyi dağılım için yüzey aktif olarak dahil oldu. Gizlilik nedenlerden dolayı daha fazla bilgi ifşa edemem.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tozlar yelpazesi<ol>
<li>Uygun toz iki çoklu malzeme yaklaşım için seçin. Bir seramik ve metal tozu ortak işlenmesi için malzemeler genleşme (CTE) aynı katsayısı ve aynı büzülme davranışı ile aynı sinterleme atmosferde sinterleme sırasında seçin.</li>
		<li>Özel seramik sınıf seçin. Tetragonal yttria stabilize zirkon son CTE ve sinterleme sıcaklığı özel paslanmaz çelikler gibi yüksek tokluk ve bu seramik malzemenin bükülme gücü ile karşılaştırılabilir varlık seçin. 7 ± 2 m2/g belirli bir yüzey alanı ve d50 partikül boyutu ile zirkon toz kullanın = 0.5 µm.</li>
		<li>Özel metal sınıf seçin. Paslanmaz çelik toz iletken ve sünek metalik malzeme olarak kullanın. Malzeme karşılaştırılabilir bir CTE ve sıcaklıklar bu zirkon bir koruyucu hidrojen atmosfer altında sinterleme benzer bir dizi olmalıdır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Davranış sinterleme düzeltmesinden<ol>
<li>Bir stressiz Co sinterleme ulaşmak için her iki toz türdeki sıcaklık bağımlı zorlanma davranış (sinterleme ve termal genişlemesi nedeniyle büzülme) ayarlayın. Kullanılan zirkon toz ince parçacıklar nedeniyle yüksek yüzey enerji olduğundan, paslanmaz çelik toz nispeten büyük metal parçacıklar rafine ve çıkık yoğunluğu atom kafes deformasyon tarafından artan değişiklik. Not: İlk yıpratma frezeleme sırasında küresel çelik parçacıklar ince ve kırılgan pul ile son derece yüksek çıkması yoğunluk içine yeniden şekillendirilmiş. İkinci olarak yüksek enerji freze adımı sırasında (gezegen topu PBM freze) kırılgan pul çok iyi ayarlanmış parçacıklar halinde bir artan sinterleme yeteneği ile kırılmış olacak. Bu şekilde, artan sinterleme etkinliği metalik toz ulaşılabilir ve küçülen eğrisi zirkon, sadece küçük farklılıklar19,20gösterilen eğrisi için ayarlanmış olabilir.<ol>
<li>(180 dk) yeniden şekil içine ince ve kırılgan pul için küresel paslanmaz çelik parçacıklara freze yıpratma uygulanır.</li>
			<li>Gezegen topu (240 min) azalan bir en boy oranı olan, ancak artan bir sinterleme yetenek çok iyi ayarlanmış parçacıklar kırılgan pul sızmak için freze gerçekleştirin.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ayarlama başarı değerlendirmek<ol>
<li>Bir çubuk veya optik dilatometer uygun malzeme kompakt büzülme davranışını ölçmek ve sonuçları karşılaştırmak için kullanın. (Isıtma oranları, atmosfer, maksimum sıcaklık, bekleme süresi) aynı ölçüm geçerli ve aynı hacimsel toz içeriği her iki malzeme kullanın.</li>
		<li>Sinterleme davranışlara yüksek bir uyumsuzluk varsa, paslanmaz çelik toz freze parametreleri ayarlamak. İnce tozlar sıcaklık başlayan bir alt oluşumu için yol açacaktır. Zaman freze uzun bir yıpratma daha yüksek çıkması enerjileri ve daha yüksek büzülme yol açacaktır. Gezegensel freze polimer bileşikler uygulanabilir gölcüğününiçine toz yol açar. Not: Ayar başarısı hammadde tarafından etkilenir. En iyi duruma getirme yürütülmelidir. Sinterleme eğrileri kayması da olabilir tozlar fractioning tarafından oluşturulan. İnce toz kesirler düşük sıcaklıklarda sinterleme başlamak eğilimindedir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. filament üretim
<ol><li>Hammadde hazırlama Not: zirkon hammadde hazırlanması için27aglomera eğilimi azaltmak için toz kuru. En az 1 saat için bir vakum fırında 80 ° C'de malzeme kuru.<ol>
<li>Malzeme bir silindir rotor karıştırıcı 60 rpm'de 30 dakika önceden bileşik.<ol>
<li>Sıcaklık bağlayıcı bileşenler eritmek için yüksek olduğundan emin olun. Ciltçi bileşenleri tanıtmak ve erime kadar bekleyin. 5'te toz yem ardışık her 5 dk yükler.</li>
			<li>İşlemin sonunda, adım 2.1.2 kolaylaştırmak için küçük parçalar odasında malzeme ayıklamak. Not: her iki malzeme için 47 Vol % içeriğini toz içinde termoplastik feedstocks cemiyette.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Granül veya oda sıcaklığında soğutma sonra katı malzeme pelletize.<ol>
<li>Bir kesme fabrikası istihdam, malzeme parçaya yavaş yavaş tanıtmak. Parçaları içinde sonraki olanlar tanıtmak için toz kadar bekleyin.</li>
			<li>Taşlama Odası çıkışında, bir elek ile 4 x 4 mm kare delikler yeterli büyüklükte tanecikler almak için kullanın. Bu yordam bir sürekli çift vidalı ekstruder veya makas rulo (adım 2.1.3) besleme için gereklidir.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Malzeme dağılımı, Örneğin, bir ortak dönen çift vidalı ekstruder (TSE) içinde geliştirmek veya bir kesme ekstruder almak için yüksek kesme hızlarında bileşik. Konveyör bant ile malzeme toplamak ve aşağı oda sıcaklığına kadar sakin ol. Not: Bu çalışmada, bir ortak dönen çift vidalı ekstruder kullanıldı. 210 ° C kalıp içinde tanımlanmış olan kadar vida dönme hızı 600 rpm ve sıcaklık profil için 170 ° C'den besleme bölgesinde kuruldu.</li>
		<li>Granül veya oda sıcaklığında soğutma sonra katı malzeme pelletize. 2.1.2 yordamı kullanın veya malzeme konveyör bant ile bir pelletizer sonunda pelletize. Granül eşit veya 4 mm daha küçük bir uzunluğa sahip kadar gerekirse, işlemi yineleyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig2.jpg"> Resim 2 : Filament üretim hattı. Malzeme üzerinde kontrollü bir şekilde ekstrüzyon hızı ve sıcaklık düzenleme tarafından çekilmiş. Daha sonra toplanan ve konveyör bant ve çekicisi tarafından tahrik. Tel çapı ölçülür ve değerleri istenilen aralıkta iseniz, filaman biriktirilir. Filaman boyutları düzenleyecek, çekme ve biriktirme hızları aşamalı olarak ayarlanması gerekir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<ol start="2"><li>Filaman ekstrüzyon Not: Şekil 2 bir düzeni filaman hazırlık için üretim süreci ve alt tel çapı tanımlayan değişken parametreleri gösterir. Filament bir konveyör kayışı ile toplanan ve sayaç silindirleri dönen iki çift eylem tarafından çekilmiş. Çap ve ovallik değerleri bir lazer ölçüm cihazı ölçülür ve işlem parametreleri filaman geometri düzenlemek için ayarlanır. Malzeme sonunda makaralar üzerinde depolanır. FFF birim akışında filaman geometrisine bağımlı olduğundan filamentler üretim boyutları sabit bir dizi süreç, tekrarlanabilirlik için önemlidir.<ol>
<li>Malzeme bağlayıcı bileşenler erime noktası yukarıda bir ısıda 30 RPM A'ya. Basınç ve filament kalitesi iyi bir denetim için bir tek vidalı ekstruder Meme çapı en az 1,75 mm ile kullanın. Not: az miktarda malzeme için malzeme geliştirme aşamasında yüksek basınç kapiller rheometer istihdam edilebilir. Yine de, bir filament boyutlu kalitesiz beklenebilir. Not: Adım 2.1 ve 2.2.1 yeterli ikiz vidalı ekstrüzyon sürecinde birleştirilebilir.</li>
		<li>Haddelenmiş malzeme toplamak. Toplamak ve haddelenmiş materyalin serin bir konveyör bant kullanın. Hava veya su soğutma elemanları yüksek ekstrüzyon hızı kullanırken gerekli olabilir.</li>
		<li>Ölçmek ve filament boyutları kontrol. Belirli ekstrüzyon hızı için aşamalı olarak konveyör bant düzenleyen ve filament boyutlarını ayarlamak için hızları çekerek (konveyör azaltmak ve daha yüksek bir çapı için hız çekerek). Filamentler 1,70-1,80 mm ve ovallik 0.10 mm küçük çaplı yelpazesi ile üretmek. Not: Ovallik değer maksimum ve minimum çap arasındaki fark olarak tanımlanır. Mükemmel yuvarlak bir filament için sıfır bir ovallik alınması gerekir.</li>
		<li>Biriktirme malzeme. (Şekil 2) bir ek biriktirme birimi otomatik biriktirme için konveyör bant sonundaki yerleştirilebilir.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. katkı yeşil bileşenlerin imalatı
<ol><li>En iyi işlem parametreleri incelenmesi<ol>
<li>Yazdırmadan önce ticari Dilimleme yazılımını kullanın. Bu yazılım, yazdırma parametrelerini ayarlamak için ve g-kodu bir 3D-CAD modeli dışında yazdırma aygıtı için üretilecek uygulanabilir.</li>
		<li>Yazdırmak için aşağıdaki gerekli parametreleri göz önünde bulundurun:</li>
	</ol>
<ul style="margin-left: 40px;">
<li>Yatak sıcaklığı için yatak yapışma</li>
		<li>Yazdırma hızı farklı malzemelerin</li>
		<li>sabit malzeme akışı için farklı yazdırma sıcaklık</li>
		<li>Katılaşma yazdırılan Strand desteklemek için fan soğutma kontrol</li>
		<li>katmanlar arasında geliştirilmiş yapışma için yazdırma sıcaklığı</li>
		<li>sızma ve bir "ilk ayağı" kullanarak önlemek için geri çekme parametreleri</li>
		<li>sağlamak aynı iplikçik genişliği farklı malzeme için malzeme akışı değişen</li>
	</ul>
</li>
	<li>AM test bileşenleri<ol>
<li>Bir ticari 3D printerlere harcama maddeler ile yeşil örneklerinin AM gerçekleştirmek ( Tablo malzemelerigörmek). Tek-malzeme test bileşenlerini çoklu malzeme bileşenleri yazdırmadan önce üretmekteyiz.<ol>
<li>Püskürtme uçlarını yazıcı yazılımındaki mümkün herhangi bir kayma çoklu malzeme bileşenleri üretim önce düzeltin.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Tek parça üretimi<ol>
<li>Yazdırma kafası 1 ile zirkon filaman ve yazıcı kafası 2 ile paslanmaz çelik-filament yük. 10 mm/sn baskı kafası hızını ve baskı Oda sıcaklığı 20 ° c hem filamentler için kullanın 220 ° C ve paslanmaz çelik ile 240 ° c zirkon yazdırma kafasının sıcaklık ayarlayın Not: ilk testi geometrisi örnek olarak, küboidlerdeki için tek malzeme üretildi ve farklı sandviç Kur çoklu malzeme bileşeni için seçildi. Tüm yeşil bileşenleri son boyutları 15 mm x 15 mm ve çeşitli kalınlığı vardı 1-3 mm ve katman kalınlığı 0,25 mm ile üretildi. Yazdırma kafasının sıcaklığı feedstocks istenen akışkanlık elde etmek için farklı olabilir. Sıcaklık yetiştirme viskozite azalması için yol açar. İki malzeme en uygun yazdırma sıcaklıkları farklı olabilir.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Çoklu malzeme imalat<ol>
<li>İki ya da üç farklı katmanları ile Örneğinalternatif tarafından çoklu malzeme bileşenleri üretmek., 1 mm paslanmaz çelik / 1 mm zirkon / 1 mm paslanmaz çelik veya 1 mm zirkon / 1 mm paslanmaz çelik / 1 mm zirkon. Not: çok bileşenli baskıda, keskin ve hassas malzeme geçişleri için bir "ilk ayağı" kullanmak çok yararlı olabilir. Malzeme kalıptan çekilmiş için kullanılan meme doldurur kadar yazdırma kafası değiştirirken, filaman birkaç milimetre boşluklar önde gelen gereklidir. Bu nedenle, bölümünün görünümünü olması gerektiği kadar iyi değil. Bu davranışı önlemek için bölüm yanında "ilk ayağı" yazdırma, bu yazılımda ayarlanabilir. Esas ayağı (dikdörtgen kule, Şekil 3) tabakası ilk meme astarlanmış ve bölümü katmanları ile devam etmeden önce yazdırmaya hazır olduğundan emin olmak için meme, değiştirirken yazdırılır.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Üretim duruma getirilmesi<ol>
<li>Bir "sızmak-gerekirse; kalkan" kullanın Bu bileşeni (Şekil 4) çevresinde baskılı ince bir duvar var. Bölüm dışında ikinci bileşeni için yazdırma kafası değiştirdikten sonra kuleden getirdiğinde bu duvarı çapraz meme var. Tüm yapışan malzeme bu kalkan, nozzle dan soyulmuş ve malzeme ifade yazdırılmasını tarafında duyarlığını artırılabilir. Not: Tel çapını sabit olduğunu varsayarak iyileştirmelerin ulaşılabilir kalite ile ilgili tarafından akışını, ekstrüzyon genişlik ve ekstrüzyon çarpanı, daha hassas ayarlamalar mümkündür.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig3.jpg"> Şekil 3 : Üretim süreci metal-seramik bileşen kule yapısı ile için. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig4.jpg"> Şekil 4 : Sanal baskı sızmak-kalkan çevreleyen bir bileşeni,. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
4. debinding ve bileşenleri sinterleme
<ol><li>İki ardışık adımda debinding dışarı taşımak. İlk olarak, solvent ekstraksiyon ve kalan bağlayıcı bileşenler çürümeye sonra ısıl işlem gerçekleştirin.<ol>
<li>60 ° C'de Siklokekzan kullanarak yazdırılan yeşil parçaları ile solvent ekstraksiyon kuralları Yeterli Siklokekzan örnekleriyle kapak ve onları bu adımı gerçekleştirirken 8 h. düşünün yangın güvenliği yönü için tedavi. Çözünür Ciltçi içeriği yaklaşık % 7-9 WT burada kaldırılacak. Not: bir solvent ekstraksiyon uygulama sırasında sonraki thermaldebinding etkileri şişkinlik azaltılmış yol açar.</li>
		<li>Termal debinding ocağında argon atmosferin içinde (azot atmosferi altında oluştu) azaltma veya oksidasyon malzemeleri korumak için debinding gerçekleştirin. Maksimum sıcaklık 5 ° C/h ve 150 ° C/h arasında 440 ° C ve farklı ısıtma kullanın.<ol>
<li>Karakterize veya her iki feedstocks debinding davranışını en iyi duruma getirmek için bir thermogravimetric geçerli analiz azot altında akışı 600 ° uygun ısıtma oranları değerlendirmek için C'ye kadar.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Azalan bakiyeli bir atmosferde % 80 argon ve % 20 hidrojen yüksek sıcaklık tungsten fırın içinde sinterleme taşırlar. 1365 ° c en yüksek sıcaklık ulaşmak için Isıtma hızları 3 ° C/dak ve 5 ° C/dk arasında kullanmak Sonra bir bekleme süresi 3 h için oda sıcaklığında fırın serin.</li>
</ol>

<ol><li><a target="_blank" href="https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso-astm:52900:ed-1:v1:en">ISO/ASTM 52900:2015(en): manufacturing - General principles - Terminology</a>. , (2015).</li>
<li>Lakshminarayan, U., Orgrydiziak, S., Marcus, H. L. <a target="_blank" href="https://sffsymposium.engr.utexas.edu/Manuscripts/1990/1990-03-Lakshiminarayan.pdf">Selective laser sintering of ceramic materials.</a> Proceedings of Solid Free-Form Symposium. , Austin, Texas, USA. 16-26 (1990).</li>
<li>Lauder, A., Cima, M. J., Sachs, E., Fan, T. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-online-proceedings-library-archive/article/div-classtitlethree-dimensional-printing-surface-finish-and-microstructure-of-rapid-prototyped-componentsdiv/2234A20567232613B885B92A80B8DFB3">Three dimensional printing: Surface finish and microstructure of rapid prototyped components.</a> Materials Research Society Symposium Proceedings. 249, 331-336 (1992).</li>
<li>Chartier, T., Badev, A. Rapid Prototyping of Ceramics. <a target="_blank" href="https://www.elsevier.com/books/handbook-of-advanced-ceramics/somiya/978-0-12-385469-8">Handbook of Advanced Ceramics 2nd ed</a>. Somiya, S. , Elsevier Inc. Oxford, UK. (2013).</li>
<li>Travitzky, N., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adem.201400097">Additive Manufacturing of ceramic-based material.</a> Advanced Engineering Materials. 16, 729-754 (2014).</li>
<li>Zocca, A., Colombo, P., Gomes, C. M., Günster, J. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jace.13700">Additive Manufacturing of Ceramics: Issues, Potentialities, and Opportunities.</a> Journal of the American Ceramic Society. 98 (7), 1983-2001 (2015).</li>
<li>Felzmann, R., Gruber, S., Mitteramskogler, G., Tesavibul, P., Boccaccini, A. R., Liska, R., Stampfl, J. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adem.201200010">Lithography-based additive manufacturing of cellular ceramic structures.</a> Advanced Engineering Materials. 14, 1052-1058 (2012).</li>
<li>Lichthärtende Keramikschlicker für die stereolithographische Herstellung von hochfesten Keramiken. (light curing ceramic suspensions for stereolithography of high-strength ceramics). European patent. , 2404590A1 (2012).</li>
<li>Homa, J. <a target="_blank" href="http://www.pim-international.com/powder-injection-moulding-international-magazine-archive/pim-international-september-2012-vol-6-no-3/">Rapid Prototyping of high-performance ceramics opens new opportunities for the CIM industry.</a> Powder Injection Moulding International. 6 (3), 65-68 (2012).</li>
<li>Admatec unveils ADMAFLEX 130 high performance ceramic 3D printer. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.3ders.org/articles/20160502-admatec-unveils-admaflex-130-high-performance-ceramic-3d-printer.html">http://www.3ders.org/articles/20160502-admatec-unveils-admaflex-130-high-performance-ceramic-3d-printer.html</a> (2016).</li>
<li>France's 3DCeram partners with Japanese firm Sinto to expand ceramic 3D printing in Asia and US. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.3ders.org/articles/20171006-frances-3dceram-partners-with-japanese-firm-sinto-to-expand-ceramic-3d-printing-in-asia-and-us.html">https://www.3ders.org/articles/20171006-frances-3dceram-partners-with-japanese-firm-sinto-to-expand-ceramic-3d-printing-in-asia-and-us.html</a> (2017).</li>
<li>Scheithauer, U., et al. <a target="_blank" href="https://www.futuremedicine.com/doi/abs/10.2217/3dp-2017-0019?journalCode=3dp">CerAMfacturing - Development of ceramic and multi-material components by additive manufacturing methods for personalized medical products.</a> 3D printing in Medicine. 2 (1), (2017).</li>
<li>Kieback, B., Neubrand, A., Riedel, H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509303005781">Processing techniques for functionally graded materials.</a> Materials Science and Engineering - A. 362 (1-2), 81-106 (2003).</li>
<li>Scheithauer, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ceramic-Based+4D+Components%3A+Additive+Manufacturing+%28AM%29+of+Ceramic-Based+Functionally+Graded+Materials+%28FGM%29+by+Thermoplastic+3D+Printing+%28T3DP%29%5BTitle%5D)+AND+%22Materials%22%5BJournal%5D)">Ceramic-Based 4D Components: Additive Manufacturing (AM) of Ceramic-Based Functionally Graded Materials (FGM) by Thermoplastic 3D Printing (T3DP).</a> Materials. 10 (12), 1368(2017).</li>
<li>Moritz, T., et al. <a target="_blank" href="http://publica.fraunhofer.de/documents/N-467701.html">Material- and process hybridization for multifunctional ceramic and glass components.</a> Ceramic Applications. 5 (2), 66-71 (2017).</li>
<li>Scheithauer, U., Schwarzer, E., Moritz, T., Michaelis, A. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11665-017-2843-z">Additive Manufacturing of ceramic heat exchanger - Opportunities and limits of the Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM).</a> Journal of Materials Engineering And Performance: Design, Process, Characterization, Evaluation. 27 (1), 14-20 (2018).</li>
<li>Schwarzer, E., Götz, M., Markova, D., Stafford, D., Scheithauer, U., Moritz, T. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221917303990">Lithography-based ceramic manufacturing (LCM) - Viscosity and cleaning as two quality influencing steps in the process chain of printing green parts.</a> Journal of the European Ceramic Society. 37 (16), 5329-5338 (2017).</li>
<li>Scheithauer, U., Schwarzer, E., Richter, H. J., Moritz, T. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ijac.12306">Thermoplastic 3D Printing - An Additive Manufacturing Method for Producing Dense Ceramics.</a> Journal of Applied Ceramic Technology. 12 (1), 26-31 (2014).</li>
<li>Scheithauer, U., Bergner, A., Schwarzer, E., Richter, H. -J., Moritz, T. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-materials-research/article/studies-on-thermoplastic-3d-printing-of-steelzirconia-composites/D6649841EB1A1FD271590125F3ADFC33">Studies on thermoplastic 3D printing of steel-zirconia composites.</a> Journal of Materials Research. 29 (17), 1931-1940 (2014).</li>
<li>Scheithauer, U., et al. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/281667161_Additive_Manufacturing_of_Metal-Ceramic-Composites_by_Thermoplastic_3D-Printing_3DTP">Additive Manufacturing of Metal-Ceramic-Composites by Thermoplastic 3D-Printing.</a> Journal of Ceramic Science and Technology. 06 (02), 125-132 (2015).</li>
<li>Agarwala, M. K., et al. Filament Feed Materials for Fused Deposition Processing of Ceramics and Metals. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. Bourell, D. L., Beamen, J. J., Marcus, H. L., Crawford, R. H., Barlow, J. W. 7, (1996).</li>
<li>Kukla, C., et al. Fused Filament Fabrication (FFF) of PIM Feedstocks. <a target="_blank" href="NULL">Actas del VI Congreso Nacional de Pulvimetalurgia y I Congreso Iberoamericano de Pulvimetalurgia 2017, 1st ed</a>. Herranz, G., Ferrari, B., Cabrera, J. M. , Asociación ManchaArte. 1-6 (2017).</li>
<li>Agarwala, M. K., et al. Structural Ceramics by Fused Deposition of Ceramics. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. , (1995).</li>
<li>Agarwala, M. K., et al. Fused Deposition of Ceramics and Metals: An Overview. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. Bourell, D. L., Beamen, J. J., Marcus, H. L., Crawford, R. H., Barlow, J. W. , (1996).</li>
<li>Onagoruwa, S., Bose, S., Bandyopadhyay, A. Fused Deposition of Ceramics (FDC) and Composites. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. Bourell, D. L., Beaman, J. J., Crawford, R. H., Marcus, H. L., Wood, K. L., Barlow, J. W. , (2001).</li>
<li>McNulty, T. F., Shanefield, D. J., Danforth, S. C., Safari, A. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1151-2916.1999.tb01996.x">Dispersion of Lead Zirconate Titanate for Fused Deposition of Ceramics.</a> Journal of the American Ceramic Society. 82 (7), 1757-1760 (1999).</li>
<li>Mutsuddy, B. C., Ford, R. G. <a target="_blank" href="NULL">Ceramic injection moulding</a>. , Chapman & Hall. London. (1995).</li>
<li>Edirisinghe, M. J., Evans, J. R. G. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/290518518_COMPOUNDING_CERAMIC_POWDERS_PRIOR_TO_INJECTION_MOULDING">Compounding Ceramic Powders Prior to Injection Moulding.</a> Proceedings of the British Ceramic Society. 38, 67-80 (1986).</li>
<li>Suri, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509303001461">Effect of mixing on the rheology and particle characteristics of tungsten-based powder injection molding feedstock.</a> Materials Science and Engineering: A. 356, 337-344 (2003).</li>
<li>Venkataraman, N., et al. <a target="_blank" href="https://sffsymposium.engr.utexas.edu/Manuscripts/1999/1999-041-Venkataraman.pdf">Mechanical and Rheological Properties of Feedstock Material for Fused Deposition of Ceramics and Metals (FDC and FDMet) and their Relationship to Process Performance.</a> Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium 1999. , Austin, Texas, USA. 9-11 (1999).</li>
<li>Scheithauer, U., et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s11665-017-2875-4">Investigation of Droplet Deposition for Suspensions Usable for Thermoplastic 3D Printing (T3DP).</a> Journal of Materials Engineering and Performance. 27 (1), 44-51 (2017).</li>
<li>Weingarten, S., et al. <a target="_blank" href="https://www.jove.com/video/57538/multi-material-ceramic-based-components-additive-manufacturing-black">Multi-material Ceramic-Based Components - Additive Manufacturing of black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (T3DP).</a> Journal of Visual Experiments. , (2018).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Zirkon ve paslanmaz çelik burada kullanılan, metal-seramik parçaları nedeniyle karşılaştırılabilir CTE Co sinterleme, sinterleme sıcaklığı ve atmosfer sinterleme için çok uygundur. Sinterleme davranışı zirkon ve paslanmaz çelik feedstocks paslanmaz çelik toz (Şekil 9) tedavi ile başarılı bir şekilde ayarlanmış olabilir. Belirtilen malzeme ve yöntemler kullanarak, makroskopik kusur ücretsiz bölümleri FFF tarafından ilk kez üretmek mümkündür. Yazarın bilgi için karşılaştırılabilir AM yöntemi T3DP19,20hariç gibi parçalar üretmek için bilinir. Metal seramik parçaları için bir uygulama bir ısıtma elemanı bir elektrik iletken ilmekledi paslanmaz çelik İzoleli zirkon matris içinde olduğu Şekil 17' de gösterilmiştir.
Metalik ve seramik bileşenleri FFF için büyük sorunlar sertliği dramatik artış ve yüksek katı içeriği nedeniyle filamentler kırılganlık biridir. Bu nedenle, doğru cilt bileşenlerinin seçimi projenin başarısı için önemli bir faktör oldu. Ayrıca, güç ve esneklik filamentler, yüksek bir kesme tekniği (Şekil 7) karıştırma kullanılarak geliştirilebilir. Son derece dolu sistemleri28ile önceki araştırmalara göre bu gelişme daha iyi toz dağılımı ve aglomeralar29,30azalma tarafından kaynaklanabilir.
Soruşturma ve çekerek ve hızları filaman üretim süreci sırasında biriktirilen ekstrüzyon düzeltilmesi uygun boyutları ile son derece parçacık dolu filamentler üretim izin. Ekstruder yanı sıra önemli ölçüde soğutma aygıtlarının kullanımını içinde sıcaklık dağılımı gibi diğer parametreleri ve filament kalite etkiledi dikkatle seçilmiştir.
Hem filamentler FFF cihazda başarıyla işlendi. Feedstocks arasında yapışma yeşil durumda (Şekil 7-9) çok iyi olduğu anlaşıldı. Yalnızca bazı küçük doldurulmamış birimleri görünür, hangi normal bir sanat devlet FFF işlemlerinde (Şekil 13) uygulanır. Bu kritik birimleri termoplastik malzemeler ile kapatmak için FFF cihazın T3DP18,19,20,31,32, bilinen iki mikro dağıtım üniteleri ile donatılmıştır hangi devrilmesinden sonra yetersiz dolu birimleri kapatmak için tek damlacıkları ince yapıları (Şekil 14 ve 15) üretimine izin.
Geometrik kısıtlamalar bölümü karmaşıklık veya çözünürlük güçlü kesintisiz malzeme akışı yanı sıra kullanılan Dilimleme yazılım yazıcı kurulumunu bağımlıdır. Tasarım kuralları ve sonuç bölümü görünüm en az FFF plastik kullanmaya benzer bulunur.

ISO/ASTM göre (AM) üretim katkı fiziksel nesneler geometrik gösterimi üzerinde art arda buna ek olarak malzeme1tarafından dayalı oluşturma teknolojileri genel bir terimdir. Bu nedenle, bu teknolojileri bilinen herhangi bir diğer şekillendirme tekniği ile yazarlara elde son derece karmaşık geometriyi bileşenlerle üretim imkanı sunuyoruz.
Seramik malzemeler son çeyrek yüzyıl2,3farklı AM teknolojilerin erken gelişme beri incelenmiştir; Ancak, seramik bileşenlerinin katkı imalat polimer veya metal bileşenlerinin katkı imalat aksine sanat eseri değildir. Seramik bileşenler için kullanılan AM teknolojiler hakkında birkaç genel bakışlar Chartier vd tarafından verilir 4, Travitzky vd. 5 ve Zocca vd. 6hangi kullanılır - malzeme toz malzemeleri, sıvı malzeme ve katı malzemeler4,5 durumuna göre ya da malzeme birikimi ve katılaşma6 tür göre sınıflandırılabilir, . AM cihazlar bulunmaktadır, yoğun ve yüksek kaliteli seramik bileşenleri çoğu uygulamalar7,8,9,10 için istenen özelliklerde katkı üretimine izin veren , 11.
Seramik komponentleri üretim karmaşık bir işlem gerektiriyor ve bu seramik AM içinde ilerleme durdu. Yine de, seramik bileşenler özel tüketim malları ve tıbbi cihazlar ve Roman "imkansız" geometriler12bileşenlerle imalatı için yeni ufuklar açılır AM için vazgeçilmezdir. Teknik seramik bileşenler için bir sonraki Termal tedavi imal edilmiş bileşenler gereklidir beri AM seramik şekillendirme kaldırılması gerekir organik bağlayıcı içinde askıya tozlar kullanımını gerektirir (i.e., debinding) daha önce toz birlikte erimiş (Yani, sinterleme).
Çoklu malzeme veya çok fonksiyonlu bileşenler AM AM avantajlarını birleştirir ve işlevsel olarak seramik tabanlı 4 D-bileşenler14malzeme (FGM)13 derece. Malzeme melez gibi elektriksel olarak iletken/yalıtım, manyetik/manyetik olmayan, sünek/sabit veya farklı renklendirmeyle özelliği birleşimlerine izin vermek. Hibrid bileşenleri sensörü veya aktüatör fonksiyonlar MEMS (mikro elektromekanik sistemleri)15 de bilinen sergi. Ayrıca, metal/seramik kompozit geleneksel kaynaklanabilir çelik ortaklar kullanıldığından makinelere seramik parçalar katılmadan tamamlayabilir.
Avrupa projesi cerAMfacturing (Avrupa Birliği projesi CORDIS 678503) AM teknolojileri tek malzeme bileşenleri için yanı sıra AM seri üretimine olanak tanıyan çoklu malzeme bileşenleri için tamamen yeni bir yaklaşım geliştirmek özelleştirilmiş ve çok fonksiyonlu bileşenler için çeşitli uygulamalar12. Üç farklı süspansiyon tabanlı AM teknikleri seramik-seramik gibi metal-seramik bileşenler AM izin vermek için nitelikli. Süspansiyon tabanlı AM teknikleri kullanımı geliştirilmiş bileşen performans esaslı toz yöntemleri ile karşılaştırıldığında vaat ediyor. Bir süspansiyon toz parçacık dağılımı daha homojen ve toz yatakta daha kısa olduğundan, bu şekillendirme yöntemleri yoğun microstructures ve düşük yüzey pürüzlülüğü Sinterlenmiş bileşenlerle neden daha yüksek yeşil yoğunlukları verim 12seviyeleri.
Filaman imalatı (FFF) litografi tabanlı seramik (LCM)7,8,9,10,11,16,17üretim ile birlikte erimiş ve termoplastik 3D baskı (T3DP)12,14,18 varlık gelişmiş. FFF ve T3DP selektif ifade ve katılaşma saf seçici katılaşma malzemenin tüm tüm katmanı14 tevdi yerine belirli malzemenin nedeniyle LCM daha çok maddesel bileşenleri AM için uygundur .
FFF ve LCM için karşılaştırıldığında T3DP ek bir yararı termoplastik bağlayıcı sistemleri fotoğraf kür polimerler yerine kullanılır. Ciltçi sistemi toz emme, emisyon ve Elektromanyetik dalgaları, üretimi için gerekli olan Örneğin, karanlık ve aydınlık malzemelerinde (görünür aralığı), yansıma gibi optik özellikleri bağımsız işlenmesini sağlar Metal-seramik bileşenler19,20. Ayrıca, çok sayıda standart aygıtlar kullanılabilir olduğundan düşük yatırım için FFF donatım gereklidir. Bu teknik yüksek malzeme verimliliği ve geri dönüşümlü malzemeler nedeniyle ekonomik olur. Son olarak, FFF akslar üzerinde baskı kafası devam dayanır bu yana büyük parçalar için upscale kolaydır.
Bu kağıt FFF kullanarak metal-seramik kompozit üretim ilk sonuçlarını sunar. FFF ve T3DP birimi teknik kombinasyonu hala geliştirme aşamasında olmasına rağmen ek olarak, sunulmaktadır. FFF sürecinde filamentler termoplastik polimerler erimiş ve seçmeli olarak iki counter dönen elemanların eylem tarafından çekilmiş. Bir kez malzeme ile meme kalıptan çekilmiş, bu soğutma tarafından bileşenleri-katman katman üretimini sağlayan dönüşür. Son seramik ve metal bileşenleri üretmek için bir değişken işleminin Gelişmiş21,22,23,24,25,26oldu. Bağlayıcı bilinen polimer bileşenleri, son derece seramik veya metalik tozla dolu. Bileşenlerinin şekillendirme geleneksel FFF yaklaşımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir sonra iki ek işlem gereklidir. İlk olarak, polimer bileşenleri tamamen örnekler çok sayıda mikro ölçekli gözenekli bir yapısı oluşturma debinding aşamada kaldırılması gerekir. Son özellikleri ulaşmak için toz kompakt daha sonra bir sıcaklık malzemenin ergime noktası aşağıda Sinterlenmiş. Bu yaklaşım, silikon nitrür, erimiş silis, Piezoelektrik Seramik, paslanmaz çelikler, tungsten karbid-kobalt, Alümina veya titanyum dioksit23,24,25 gibi malzemelerin üretim başarılı bir şekilde başka bir yerde gerçekleştirilmiştir.
Polimer filamentler son derece dolu kullanımı ve süreç karakteristik malzeme21belirli gereksinimleri empoze. Termoplastik bağlayıcı bileşenler ve homojen yoğurma gibi organik Ciltçi bileşenleri, erime noktası üzerindeki sıcaklıklarda bileşik teknikleri kullanılarak dağıtılmış gerekir toz arasında iyi uyumluluğu sağlanmalıdır ya da haddeleme kesme. Katı filaman erimiş malzeme itmek için yazdırma kafası bir piston gibi hareket etmek olduğundan, yüksek sertlik ve düşük viskozite tipik çapı 0,3 1.0 mm arasında değişen malzeme meme ile ekstrüzyon etkinleştirmek için gereklidir. Bu arada, malzeme yeterli esneklik ve gücü biriktirilmesine bir filaman şeklinde olabilir sahip olmalıdır. Tozu fazla yük yaparken bu özellikleri birleştirmek için21,22,26farklı çok bileşenli bağlayıcı sistemleri olmuştur geliştirdi.
Yeterli bağlayıcı formülasyonu kullanılmasına ek olarak, bu çalışmada yeni bir sürüş sistemi istihdam edilmiştir. Genellikle, dişli sürücünün tekerlekleri filaman meme ile itmek için kullanılır. Bu dişler kırılgan filaman zarar verebilir. Filamentler mekanik gereksinimlerini azaltmak ve ekstrüzyon basınç FFF işlemi sırasında artırmak için geleneksel FFF sisteminin dişli sürücü tekerleklerin bir özel çift kemer sistemi tarafından değiştirildi. Uzunluğu, şekli ve kemerleri özel kauçuk kaplama nedeniyle yüksek sürtünme ve rehberlik oluşturulan. En önemli konu herhangi bir yazdırma kafası aracılığıyla filaman çökertme engel. Filaman sonuna kadar meme için güdümlü gerekir, hiç boş yer verilir ve dikkate alınması gereken bileşenleri arasındaki gerekli geçişler var.
Besleme ünitesi ayrıldıktan sonra filaman meme birim girer. Ana hedeflere tasarlanmış sıcaklık yönetimi ve boşluksuz rehberlik edildi. Gelişmiş yazdırma kafası Şekil 1' de gösterilen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig1.jpg"> Resim 1 : Yeni kemer sürücü birimi (üst) ve gerçek birim (alt) görüntü CAD modeli. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Metal-seramik bileşenler üretimi (karşılaştırılabilir katsayısı genleşme (CTE), sıcaklık rejimleri ve atmosfer) ısıl işlem sırasında birlikte işleme izin tozlar yelpazesi için ele alınması gereken başka bir büyük meydan okuma ve Özellikle her iki malzeme büzülme davranışını ayarlama sinterleme adım sırasında. Bu eser bir girişim zirkon birleştirmek için yapılır ve onlar karşılaştırılabilir CTE (yaklaşık 11 x 10-6/K) ve aynı koşullar Sinterlenmiş beri paslanmaz çelik 17-4PH modifiye (hidrojen atmosfer, sinterleme sıcaklığı azaltmak: 1350-1400 ° C). Ancak, büzülme davranışını ayarlamak için bir özel freze metalik toz için gerekli19,20işlemdir.

<table><tbody><tr><td>Zirkonya</td><td>TZ-3YS-E&nbsp;</td><td>Tosoh, Avrupa Bv</td><td></td></tr><tr><td>Paslanmaz çelik</td><td>UNS17400 -38 & mikro; m</td><td>Sandvik Osprey Ltd.</td><td></td></tr><tr><td>Table of Devices and Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ssliceing yazılımı</td><td>3D'yi basitleştirin</td><td>3D'yi basitleştirin, ABD</td><td></td></tr><tr><td>makaralı rotor karıştırıcı</td><td>Plasti-Corder PL2000</td><td>Brabender GmbH & Co. KG, Almanya</td><td></td></tr><tr><td>3D yazıcı</td><td>modeli Ceram</td><td>HAGE, Avusturya</td><td></td></tr><tr><td>kesme fabrikası</td><td>SM200</td><td>Retsch GmbH&nbsp; Almanya</td><td></td></tr><tr><td>eş zamanlı ekstruder</td><td>ZSE 18 HP-48D</td><td>Leistrutz Extrusionstechnik GmbH, Almanya</td><td></td></tr><tr><td>lazer ölçüm cihazı</td><td>Teşhis Lazeri 2010</td><td>SIKORA AG, Almanya</td><td></td></tr><tr><td>kılcal</td><td>reometre Reograf 2002</td><td>G&ouml; ttfert werkstoff-pr&uuml; fmaschinen GmbH, Almanya</td><td></td></tr><tr><td>tek vidalı ekstruder</td><td>FT-E20T-MP-IS</td><td>Dr. Collin GmbH, Almanya</td><td></td></tr><tr><td>tungsten fırını</td><td>Hochtemperatur-Wolframofen WOHV 250/300-1900V</td><td>MUT Advanced Heating GmbH</td><td></td></tr><tr><td>debinding fırını</td><td>Retorten-Entbinderungsofen RRO 280 / 300-900V</td><td>MUT Advanced Heating GmbH</td><td></td></tr><tr><td>yıpranma değirmeni</td><td>PE 1.4</td><td>Erich NETZSCH GmbH & Co. Holding KG, Almanya</td><td></td></tr><tr><td>PBM (planet bilyalı değirmen)</td><td>PM 400</td><td>Retsch Gmbh, Almanya</td><td></td></tr></tbody></table>

erimiş filaman imalatı metal-seramik bileşenler (fff)

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Teknik seramik tüketim malları yanı sıra, araştırma ve endüstriyel uygulamalar için yaygın olarak kullanılır. Bugün, çeşitli özelleştirme seçenekleri ve uygun üretim yöntemleri ile karmaşık geometriler için talep sürekli artıyor. Erimiş filaman imalatı (FFF) ile büyük ve karmaşık bileşenleri, hızlı bir şekilde yüksek malzeme verimliliği ile üretmek mümkündür. FFF içinde sürekli bir termoplastik filament ısıtmalı bir meme içinde erimiş ve aşağıda yatırılır. Bilgisayar kontrollü baskı kafası istenilen şekil katman katman kadar inşa edebilmek için taşınır. Araştırmalar metallerin yazdırma ile ilgili olarak veya seramik araştırma ve sektöründe daha da artmaktadır. Bu çalışmada bir metal (Paslanmaz çelik) Teknik seramik ile birleştirmek için çok maddesel bir yaklaşım ile katkı üretim (AM) üzerinde duruluyor (zirkon: ZrO2). Bu malzemelerin birleştiren uygulamaları farklı elektrik ve mekanik özellikleri nedeniyle geniş bir çeşitlilik sunmaktadır. Kağıt malzeme ve hammadde, aygıt geliştirme ve bunlar kompozit yazdırma hazırlanmasında ana sorunları gösterir.

En iyi sonuçları elde etmek için paslanmaz çelik davranış sinterleme uydurma bir yıpratma 180 dakika ve yaklaşık 240 dakika freze bir gezegen top mill (PBM) zaman freze ile elde edilmiştir. Şekil 5 SEM görüntü (solda) tedavi edilmezse toz, (orta) freze yıpratma sonra deforme parçacıklar ve kıyılmış parçacıklar PBM freze adım sonra (sağda) gösterir.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig5.jpg"> Şekil 5 : Tedavi edilmezse paslanmaz çelik &lt; 38 µm (D90) (solda), paslanmaz çelik toz (orta) freze yıpratma sonra ve sonra (sağ) freze PBM paslanmaz çelik toz <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
İlk ve çentikli çelik tozu sinterleme davranışını zirkon toz Şekil 6, tüm optik bir dilatometer ile ölçülen sinterleme davranışını ile karşılaştırılır.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig6.jpg"> Şekil 6 : Dilatometric eğrileri zirkon toz (TZ-3Y-SE) ve paslanmaz çelik toz (17-4PH) başlangıç durumu ve paslanmaz çelik toz yüksek enerjili freze tedavisinde sonra. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Yüksek kesme bileşik adım geridönüşümü mekanik özelliklerini geliştirme zirkon geridönüşümü için karakterize edildi. 75 dk bir silindir rotor karıştırıcı (RM) tek bir bileşik adımda üretilen bir hammadde ile iletişim kuralında tanımlanan yöntemi tarafından üretilen bir karşılaştırıldı. Filamentler 1,75 mm çap, 1 mm/s bir piston hızı ve 190 ° c sıcaklık bir zar ile bir yüksek basınç kapiller rheometer kullanarak kalıptan çekilmiş Filamentler bir konveyör bant ile toplanmıştır ve evrensel bir gerilme test makine ile test edilmiştir. En az 5 tekrar malzeme yapılmıştır. Şekil 7 ultimate dayanımı (UTS), UTS uzama ve Sekant modülü ile ilgili her iki malzeme bir karşılaştırmasını gösterir.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig7.jpg"> Şekil 7 : Zirkon geridönüşümü mekanik özelliklerini bileşik yönteminde etkisi. Hammadde bir iç silindir karıştırıcı (RM) veya bir ortak dönen ikiz vida adımı (TSE) ile birlikte bileşik. Güç, esneklik ve kapiller rheometer ile üretilen filamentler sertliği ortalama değer ve nihai dayanımı (UTS), uzama muhabir standart sapması UTS Sekant modülü kullanılarak belirlenmiştir, anılan sıraya göre. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 8, çap değerlerinin (solda) zirkon yapılan filamentler üretimi sırasında elde edilen ve paslanmaz çelik (sağda) feedstocks sunulmaktadır. Haddelenmiş filaman çapını tek vidalı ekstrüzyon ile üretim süreci sırasında kaydedildi. Zirkon filamentler için 0,02 mm standart sapma ile ortalama çapı 1,75 mm boyutları iyi bir kontrol elde edilebilir. Değiştirilmiş paslanmaz çelik toz içeren filamentler için Ortalama filaman çapı daha yüksek bir değişkenliği gözlendi. Olası bir neden bir inhomogeneous partikül dağıtım metal parçacıklar (Şekil 5) trombosit benzeri şekilden kaynaklanan geridönüşümü içinde olabilir. Bu durumda, daha yüksek sayıda ölçüm noktası 1,75 mm arası ± istenen aralığı dışında bulunan 0.05 mm ve ortalama çap değeri 0,03 mm standart bir varyasyonu ile 1.74 mm olduğunu. Hem filamentler türlerinde ovallik değerleri 0,1 mm sınırından daha küçük.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig8.jpg"> Şekil 8 : Histogramlar filaman çapının okudu malzemeler için. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 9 yeşil sandviç yapıları kompozisyonu çelik-zirkon-(zirkon-çelik-Zirkonya yanı sıra (sağda) solda) ile çelik üretimi için uygun metal ve zirkon filamentler gösterir.
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig9.jpg"> Şekil 9 : Yeşil çelik-zirkon-çelik (solda) ve zirkon-çelik-Zirkonya bileşenleri (sağda) additively FFF tarafından üretilen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Her iki malzeme benzer cilt sistemi nedeniyle, yekpare bir kompozit parça belirli katmanlara sigorta mümkündür. Şekil 10' büyük yuvarlak şekilli bölümü keskin geçişler ile gösterilir.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig10.jpg"> Şekil 10 : Yapı zirkon ve paslanmaz çelik arasında keskin geçişler ile. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig10large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 11 daha fazla işlenen diğer yeşil tek ve çoklu material bileşenleri gösterilmiştir. Şekil 12 bir saf zirkon örnek saf paslanmaz çelik orta gösterir ve nihayet Sinterlenmiş ve de birleştirilmiş çelik-seramik kompozit sağ taraftaki resimde sol tarafında gösterir.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig11.jpg"> Şekil 11 : FFF tarafından üretilen yeşil test örnekleri; üst: zirkon-çelik-kompozisyonlarını paslanmaz çelik üst; orta: Paslanmaz çelik; alt: zirkon. Kılavuz kutu 5 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig11large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig12.jpg"> Şekil 12 : (Solda), zirkon örnek Sinterlenmiş paslanmaz çelik (orta), Sinterlenmiş ve Sinterlenmiş zirkon paslanmaz çelik kompozit (sağda). Tüm ölçekler mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig12large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 13' te, FFF-bileşenleri tipik bir yapısı arasında iki yatırılan filamentler crotches (veya alt çevre) ile hangi bir sıradan Dilimleme (araç yolu) ve maddi yükünün sürekli şekilde sonuçlandı gösterilir.
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig13.jpg"> Şekil 13 : FFF-bileşenleri Dilimleme dan kaynaklanan tipik yapısını ve sürekli maddi birikimi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig13large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Daha yüksek birim ifade için yol açar, Dilimleme yazılım ekstrüzyon çarpanı yükselterek alt çevre azaltılmış yanı sıra araç yolları adapte olabilir. Yine de, filamentler parçacıklar yüksek içerik nedeniyle, bu ifade davranış termoplastikler sıradan basım--dan farklı açıktır. Bu nedenle, bu tür hataları kapatmak için bir yazılım değişiklik arzu edilir.
Çözücü debinding, termal debinding ve sonraki sinterleme, önemli hiçbir deformasyon gösterdi veya şişkinlik tüm farklı örnek sonra. Sinterlenmiş saf zirkon ve paslanmaz çelik FFF örnekleri ile ve basınç yükü olmadan iyi bir geometrik istikrar var ve onlar değil kemerini. Toplam kütle kaybı tam debinding gösteren 14,8 ,9 oldu.
Metal-seramik örnekleri her iki malzeme iyi makroskopik yapışma gösterdi. Kompozitler sinterleme sonra kütle kaybı da tam debinding gösterir % 14,1-14.4 bulundu. Daha fazla analiz ve işlem ayarlamalar takip edecek. Kompozit elektron mikroskop karakterizasyonu kompozit kalitesi içgörü sağlamak amaçlanmaktadır. Kompozit istenen oluşumunu Şekil 14' te gösterildiği gibi başarılı bir şekilde yer almıştır.
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig14.jpg"> Şekil 14 : SEM görüntü mikroyapı malzeme ortak gösterilen metal-seramik arabiriminde. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig14large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Sonuçlar bu elektriksel iletken ve elektrik izole özellikleri bir bileşende oluşturma FFF kullanarak metal-Seramik Kompozit üretimi için umut verici bir yaklaşım gösterir. Ayrıca, seramik parçaları uygulanması metalik ortamlar içine iyi malzeme bond ve kaynaklanabilirlik paslanmaz çelik nedeniyle mümkün olur. AB içinde proje Isıtma cihazları iletken olmayan bir ZrO2 matris paslanmaz çelikten oluşan bir elektrik iletken yol içeren FFF tarafından üretildi. Şekil 15 Sinterlenmiş örnekleri gösterir. Bu çoklu malzeme bileşenleri analiz ve gelecekte test gerekir.
<img alt="Figure 15" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig15.jpg"> Şekil 15 : Isıtma elemanları, zirkon ve paslanmaz çelikten yapılmış sinterlenmiş <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig15large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 16 Şekil 17 yeni yazıcı kafası iki FFF-baskı kafası ve iki T3DP baskı kafası ile CAD-model olarak (Şekil 16) göstermek ve FFF aygıt (Şekil 17) uygulanmaktadır. Bir meydan okuma her iki sistem için çıkış kontrol ediyor. Mikro birimleri dağıtımı için çıktı bir piezo-driven piston Step motorlar hız FFF-baskı kafaları içinde kemer sürücüler için yerine sıklığına göre kontrol edilir. Her iki cihaz arasındaki etkileşimin gelecekte test edilmelidir.
<img alt="Figure 16" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig16.jpg"> Şekil 16 : Yeni yazıcı kafası iki FFF-baskı kafası ve iki T3DP baskı kafası ile CAD modeli. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig16large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 17" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig17.jpg"> Şekil 17 : Yeni yazıcı kafası iki FFF-baskı kafası ve bir T3DP baskı kafası (solda) ile görüntü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig17large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Bu çalışmada gösterir çok maddesel katkı imalat kullanıyorum erimiş filaman imalatı (FFF) Paslanmaz çelik ve zirkon.

Erimiş filaman imalatı Metal-seramik bileşenler (FFF)

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...

Amaç katkı lı bir şekilde uzun dalga kızılötesi ısıtıcı üretmekti. Bu bölüm ortaya çıkan sinterlenmiş gösterir, iki bileşenli ısıtma elemanı, yalıtımzirkoni yapılmış, ve elektrik iletken paslanmaz çelik FFF tarafından yapılan. Bir güç kaynağı bağlanarak, metal meander Kadar ısıtılır.Bu çalışma, bir metalile teknik bir serumu birleştirmek için montaj malzemesi yaklaşımıyla BT üretimine odaklanmaktadır. Bu farklı malzemelerin birleştirilmesi, farklı elektriksel ve mekanik özellikleri nedeniyle çok çeşitli uygulamalar sunmaktadır. Bu kombinasyon, tıp, otomotiv ve havacılık alanlarındaki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir.Bu amaçla, sigorta filament imalatı seçilmiştir. Bunun temel nedeni, optik özelliklerinden bağımsız olarak farklı tozları işleme imkanıydı. Ayrıca, termal post işleme, standart bir ekipmanın kullanıldığı toz enjeksiyon kalıplama gibi iyi kurulmuş tekniklere benzer.Sigorta filamenti imalatı, yüksek malzeme verimliliği ve malzemelerin geri dönüştürülebilirliği sayesinde ekonomik hale gelir. Son olarak, işlem eksen üzerinde hareketli, yazdırma kafası dayandığından, bu tekniğin daha büyük parçalar için yükseltilmesi kolaydır. İşleme başlamadan önce, çok malzemeli yaklaşım için uygun bir toz çift seçin.Seramik sınıfı için, termal genleşme katsayısı ve sinterleme sıcaklığının özel paslanmaz çeliklerle karşılaştırılabilir olması ve bu seramik malzemenin yüksek tokluk ve esnek mukavemeti nedeniyle tetragonal yttria stabilize zirkoni seçin. Belirli metal sınıfı için, ısıgenin karşılaştırılabilir katsayısı nedeniyle iletken ve sünek metalik malzeme olarak paslanmaz çelik tozu kullanın ve koruyucu hidrojen atmosferi ve özel bir frezeleme prosedürü altında zirkon ile benzer bir sinterleme sıcaklıkları aralığı. Stressiz bir co-sinterleme elde etmek için, ince ve kırılgan pul içine parçacıkları yeniden şekillendirmek için küresel paslanmaz çelik parçacıklar için 180 dakika boyunca yıpratma frezeleme uygulayın.Daha sonra, azalmış en boy oranı ile çok ince taneli parçacıklar içine pul kırmak için 240 dakika boyunca kırılgan pul üzerinde gezegen topu frezeleme gerçekleştirmek, ancak artan bir sinterleme yeteneği. Önceden bir rulo rotor karıştırıcı içinde hammadde bileşik. Bu nedenle, toz yüzde 47 hacimli katı bir yükleme ile hammadde elde eden bir çok bileşenli bağlayıcı sistemi ile karıştırılmalıdır.Ön bileşikten sonra, soğuk, katı madde bir kesme değirmeninde toz haline edilmelidir. Tablonun gösterdiği gibi, eş döndüren, çift vidalı ekstrüder gibi dağılmayı artırmak için malzemeyi yüksek kesme hızlarında birleştirin. Bir konveyör bant ile malzeme toplamak ve oda sıcaklığına kadar soğutun.Konveyör bandının sonunda, iki yuvarlak şekilli iplikler peletize edilir. Resimde gösterilen ekstrüzyon satırı filament üretmek için kullanılır. Tek vidalı ekstruderde, malzeme erimiş ve filament en az 1,75 milimetre çapında bir meme ile ekstrüzyon edilir.Daha sonra, bir filament ptfe konveyör bant ile toplanır. Malzemenin tokalan için, otomatik makara için konveyör bandının ucuna bir ünite yerleştirilir. Çekme ve biriktirme ünitesi arasındaki filamanın boyutlarını ölçün ve kontrol edin.Çapı 1,70 ila 1,80 milimetre, ovalilitesi 0,10 milimetreden küçük olan filamentler FFF için gereklidir. Belirli bir ekstrüzyon hızı için, boyutları ayarlamak için konveyör kayışını ve çekme hızlarını aşamalı olarak düzenleyin. CAD dosyasını oluşturduktan sonra, G-COD bir dilimleme yazılımı kullanılarak oluşturulmalıdır.Yazılımda, nozul çapı, katman yükseklikleri, yazdırma hızı ve yazdırma sıcaklığı tanımlanır. Önizleme modunda, üretim katman katman gösterilebilir. Seramik malzeme mavi, metal yeşil renklidir.Çoklu malzeme bileşenlerinin katkı maddesi üretimi için, öncelikle 3D yazıcı yazılımındaki nozulların olası yanlış hizalanmasını düzeltin. Bileşenlerin üretimi için, zirkon filamenti ile printhead bir yük ve paslanmaz çelik filament ile printhead iki. Saniyede 10 milimetre lik bir baskı kafası hızı ve her iki filament için 20 santigrat derece lik bir baskı yatağı sıcaklığı.Daha sonra, zirkon baskı kafası sıcaklığını 220 santigrat dereceye, paslanmaz çelik baskı kafa sıcaklığını ise 240 santigrat dereceye ayarlayın. Çok malzemeli üretim için, iki veya üç farklı katman elde etmek için yazıcı kafası yüklemesini alternatif olarak yerleştirin. Bileşenlerin ciltlerinin sökülmesiyle, yaklaşık 7 ila 9 ağırlık yüzdesinin çözünür bağlayıcı içeriğini kaldırmak için önce numuneyi 60 santigrat derece siklohekset ile sekiz saat batırın.Daha sonra, yüzde 80 argon ve yüzde 20 hidrojen azalan bir atmoshpere yüksek sıcaklık tungsten fırın, malzemelerin sinterlenmesi için üç saatlik bir yaşam süresi için, oda sıcaklığına fırın soğutma takip aktarın. Sinterleme sırasında, parçalar hacim olarak yaklaşık yüzde 45 küçülür ve azalan atmosfer nedeniyle, zirkon siyah renge dönüşür. Son parça özellikleri bir elektrik güç kaynağı uygulanarak bu adımdan sonra elde edilir.Metal yol bir direnç ısıtıcı gibi davranırken izole zirkon onu kaplar. Mikroyapı taramalı elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiştir. Sinterlenmiş iki bileşenli parçanın mikrografı üst kısımdaki metal mikroyapıyı, alt kısımdaki seramik yapıyı gösterir.İki malzeme arasında, metal ve seramik arasındaki malzeme bağını sağlayan karışık evreler oluşur. Paslanmaz çelik sinterleme davranışı için en iyi montaj sonuçları 180 dakikalık bir yıpratma frezeleme süresi ve 240 dakikalık bir gezegen topu frezeleme süresi ile elde edilir. Burada, zirkon tozunun sinterleme davranışı ile ilk ve öğütülmüş çelik tozunun sinterleme davranışının karşılaştırılması gösterilmiştir.Açıkçası, öğütülmüş metal tozu zirkon bir göre sinterleme davranışı iyi bir uyum gösterir. Zirkon hammaddesinin çift vidalı ekstrüderde biraraya gelen bileşimi, malzemenin nihai çekme mukavemetinde daha yüksek bir nihai çekme mukavemeti ve uzama ile sonuçlanır. Ama daha düşük bir secant modülü malzeme bir rulo rotor karıştırıcı bileşik zaman ile karşılaştırıldığında.Zirkon filamentleri için ekstrüzyon sırasında boyutların iyi bir kontrolü sağlanabilirken, modifiye paslanmaz çelik tozu içeren filamentler için ortalama filament çapının daha yüksek bir değişkenliği gözlenir. Bu şekilde: saf zirkon numunesi, saf paslanmaz çelik numune ve sinterlenmiş ve iyi birleştirilmiş çelik seramik kompozit görülebilir. Her iki malzemenin benzer bağlayıcı sistemi sayesinde belirli katmanları yekpare kompozit parçaya kaynaştırmak mümkündür.Örneğin, burada keskin geçişleri ile daha büyük, yuvarlak şekilli bir parçası gösterilir. Bu teknik, geliştirildikten sonra, cerrahi, otomotiv ve hatta tüketim mallarında üretilecek malzemelerin geliştirilmesi için manifold alanında yapılan araştırmaların önünü açmıştır. Sonuçlar, sigorta filament imal cimalasyonu kullanarak metal yarı kompozitlerin tek bir bileşende elektriksel iletken ve elektriksel yalıtım özellikleri üreten üretime izin veren bir yaklaşım göstermektedir.

fused-filament-fabrication-fff-of-metal-ceramic-components

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bir santrifüj döküm polimerlerin 3 boyutlu baskı birleştiren dolaylı katkı maddesi üretim yöntemi, 0.5 mm'lik bir duvar kalınlığına sahip 5 mm birim hücre uzunluğuna sahip olan imalat 3D sekizli kafes metaller (Al ve Cu alaşımları) için belirtilmiştir.

Santrifüj Döküm kullanma İnce bölümler Örgü Metal Dolaylı Fabrikasyon

Burada additively siyah-beyaz zirkon bileşenleri üretim termoplastik 3D baskı tarafından (CerAM - T3DP) ve kusur-Alerjik Co sinterleme için bir protokol açıklayın.

Çoklu malzeme Seramik tabanlı bileşenler-katkı siyah-beyaz zirkon bileşenleri termoplastik 3D baskı tarafından (CerAM - T3DP) üretim

Bu el yazması additively stereolitografi tarafından üretilen tek kişilik çok fonksiyonlu seramik bileşenler (Örneğin, gözenekli yoğun yapıları kombinasyonları) işlenmesi anlatılmaktadır.

Stereolitografi tarafından işlevsel olarak kademeli Seramik malzemelerin katkı imalat

Negatif katkı imalat adında bir yöntem çeşitli uzunluk ölçekler tamamen yoğun karmaşık şekilli bor karbür bölümlerini üretmek için kullanılır. Bu teknik yardım pyrolysis sonra sinterleme homojen bir karbon arkasında bırakır benzersiz bir jelleşme ajan olarak rezorsinol-formaldehit içeren bir roman süspansiyon formülasyonu ile mümkündür.

Karmaşık şekilli bor karbürler katkı üretimini olumsuz

Burada bir iletişim kuralı çok katmanlı sensör inkjet baskılı yapıları additively imal edilmiş yüzeylerde ve folyo imalatı için mevcut.

Hibrid akıllı sensörler imalatı için yazdırma

Kaynak dikişlerinin neredeyse gerçek zamanlı metrolojisini elde etmek ve elde edilen geometriyi sonlu elemanlar analizi için otomatik olarak hazırlamak için bir süreç açıklanmaktadır.

Kaynak Boncuklarının Sonlu Elemanlar Analizi için Otomatik Lazer Tabanlı Geometri Yakalama

Biz serbest duran mikroküreler ve on-chip microtoroids dahil silika rezonans kaviteler, imal etmek, bir karbondioksit lazer reflow tekniğinin kullanımı açıklanır. Reflow yöntemi her iki cihaz içinde uzun foton yaşamlar sağlayan, yüzey kusurları kaldırır. Çıkan cihazlar telekomünikasyon gelen biodetection kadar uygulamaları sağlayan, ultra yüksek kalite faktörleri var.

Silika Ultra Yüksek Kalite Faktörü Microresonators Fabrikasyon

Bu protokol THz metamalzeme emiciler simülasyon, imalat ve karakterizasyonu özetliyor. Böyle emiciler, uygun bir sensör ile birleştiğinde, THz görüntüleme ve spektroskopi uygulamaları var.

THz metamalzeme Emiciler Simülasyon, Üretimi ve Karakterizasyonu

Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Bir protokol çinko / hava hücresi için geliştirilen önceki teknolojisini kullanarak çoklu elektron metal / hava pil sistemlerinin çalışma sunulmuştur. Elektrokimyasal test sonra performansını değerlendirmek için fabrikasyon pil ile gerçekleştirilir.

VB Fabrikasyon<sub&gt; 2</subElektrokimyasal Test için&gt; / Hava Hücreleri

Keşfedin, paslanmaz çelik ve zirkonya kullanarak FFF ile metal-seramik ısıtma elemanı üretimini. Bu yöntem, tıbbi ve otomotiv alanlarında çok malzemeli katmanlı imalat uygulamaları için yeni olanaklar sunar.

Erimiş filaman imalatı Metal-seramik bileşenler (FFF)

Daha fazla video keşfet