הדפסה בתלת-ממד - הערכת פליטות חלקיקים של עט הדפסה בתלת-ממד

מדפסות תלת-ממד ועצים עשויים לפלוס חלקיקים וחומרים נדיפים. פיתחנו שיטה לנתח את הפליטות של עטים תלת מימדיים. השיטה שלנו פשוטה, קלה ליישום וחסכונית להגדרה.

זה יכול לשמש כדי לאפיין את פליטת החלקיק ליד אזור הנשימה של המשתמש. טכניקה זו יכולה לשמש גם כדי לנתח פליטת תרסיס ממקורות והתקנים אחרים כמו מוצרי ספריי או תהליכי אבלציה. לפני תחילת ניסוי, בחר עט הדפסה תלת-ממדי המסוגל לייצר טמפרטורות העולות על 200 מעלות צלזיוס ובחר חוטים בקוטר 1.75 מילימטר, המתאים לעט בתלת-ממד.

נקה את החלק הפנימי של מעביד, עם מכנס בצד אחד להכנסת עט ההדפסה בתלת-ממד ושקע בחלק העליון להכנסת צינור הדגימה. ודאו שפניית אוויר בחיבור לעט תלת-מימדי נוצרה. צינורות השקע צריכים להיות 10 ס”מ מה קצה עט ההדפסה בתלת-ממד כדי לחקות את המרחק בין ראשו של המשתמש למקור הפליטה.

10 דקות לפני תחילת מדידת פליטת תרסיס עט תלת-ממדי, הפעל את מכשירי המדידה המקוונים CPC ו- SNPs וטען מראש את העט תלת-ממדי עם תווי העניין. כאשר העט מקורר לצרף מסנן HEPA להיכנס SMPS ולהפעיל מדידת בדיקה נקייה עם SMPS כדי להבטיח כי SMPS אינו מזוהם ממדידות קודמות. חבר את שקע התא לתוך ה- CPC ולהשתמש CPC כדי לבדוק את הריכוז בתוך התא כדי להבטיח כי התא נקי, כי הניסויים פועלים באותם תנאים.

כדי למדוד את פליטת אירוסול עט 3D, להכניס את עט טעון מראש מקורר לתוך התא ולוודא כי צינורות שקע של התא מחובר CPC. הפעל את המחשב המחובר ל- CPC ופתח קובץ חדש, עם שם המתאים למדידות שיש לנקוט. ודא כי זרימת CPC מוגדר 0.3 ליטר לדקה ולמדוד את ריכוז הרקע במשך 10 דקות.

בסוף המדידה, הפעל את העט תלת-ממדי ובחר את הטמפרטורה המתאימה לסיפור שנטען. כאשר טמפרטורת התסיסה הגיעה, התחל את תהליך ההדפסה ותן לעט בתלת-ממד להדפיס במשך 15 דקות. בסוף תקופת ההדפסה, חבר את צינורות השקע ל- SMPS והשג מדידות חלוקת גודל כל שלוש דקות, במשך 30 הדקות הבאות.

כאשר כל המדידות נרכשו, להסיר את התסיסה המודפסת ולנקות את התא. כדי לכמת את הכנת המדגם על ידי ספקטרומטריית מסת פלזמה מווסתת, להדפיס את סיבי העניין על משטח פלסטיק כדי למנוע זיהום עם מתכת ולהשתמש בסכין קרמיקה כדי לחתוך את הסיבים לחתיכות קטנות יותר. שוקלים כ-150 מיליגרם של תריסים בתפזורת ומודפסים ומעבירים את חתיכות הכלים לכלי מיקרוגל.

הוסף 1.5 מיליליטר של מים, 3.5 מיליליטר של חומצה חנקתית, ומיליליטר אחד של מי חמצן לכל מדגם. מניחים את כלי המיקרוגל לתוך המיקרוגל ומחממים את הדגימות ל 200 מעלות צלזיוס, במשך 20 דקות. בסוף העיכול, לדלל את כל דגימות כלים במים אולטרה חום, אשר ריכוז מתכת גבוה ידוע או חשוד, כדי למנוע זיהום של המכשיר.

לאחר מכן השתמש בסריקת סקר כדי לקבוע אילו מתכות נמצאות בדגימות ולכומת את תוכן המתכת של המתכות הספציפיות באמצעות תקני הכיול המתאימים. כפי שנצפה, מספרים גבוהים יותר של חלקיקים שחורים ABS משתחררים במהלך ההדפסה לעומת הדפסה עם PLA שחור. העלאת הטמפרטורה במהלך ההדפסה של PLA, גורמת לריכוזי מספר חלקיקים גבוהים יותר, ללא השפעה משמעותית על קוטר הממוצע הגיאומטרי של החלקיקים.

הדפסה עם ABS גורמת לריכוזי מספר חלקיקים גבוהים וחלקיקים גדולים יותר בהשוואה להדפסה עם PLA. כצפוי, מגמה ברורה של הבדל בקוטר הממוצע הגיאומטרי נצפתה בין החלקיקים הנפלטים במהלך ההדפסה עם תריסים ABS ו- PLA. הדמיה מיקרוסקופית אלקטרונים שידור מראה גדלי חלקיקים, בעיקר סביב 50 ננומטר, עבור PLA וחלקיקים גדולים כמעט באופן עקבי עד 100 ננומטר, עבור ABS שחור.

חוטי נחושת PLA הכילו נחושת, בעיקר בצורה גבישית, כמו גם חלקיקי PLA. בתמונה זו, ננו-צינורית פחמן ששוחררה מסיבי צינור פחמן PLA הוא ציין. שחרור חלקיקי פלדה קטנים במהלך ההדפסה עם חוט פלדה PLA ו agglomeration אפשרי של פתיתי אלומיניום כסף במהלך ההדפסה עם תרכובת PLA עם כמות גבוהה מאוד אלומיניום אלומיניום ניתן לראות גם.

ניתוח נוסף של תרסיס על ידי צימוד מקוון של ICPMS, קיצור של ספקטרומטריית מסה פלזמה יחד באופן אינדוקטיבי, יכול להקל על בירור של שיטות הנפלטות. השיטה המהירה והחסכונית שלנו יכולה לשמש גם לזיהוי פליטות חלקיקים בתחומים אחרים שיכולים להפיק תועלת מאידיוני אירוסול.