ويصف هذه المخطوطة تجهيز واحد مكونات السيراميك متعددة الوظائف (مثلاً، مجموعات من هياكل كثيفة المسامية) ثنائيو تصنعها المجسمة.
يتم تطبيق تكنولوجيا تصنيع مضافة الحصول على قطع السيراميك متدرج وظيفيا. تم تطوير هذه التكنولوجيا، استناداً إلى معالجة الضوء الرقمية/المجسمة، داخل نطاق المشروع الأوروبي لبحوث سيرامفاكتورينج. هو بنية العظام تشبه هيمي إس ثلاثية الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) ثلاثية الأبعاد المطبوعة باستخدام الخلائط البوليمرية أكسيد الألومنيوم مخصص. مساحيق ومخاليط يتم تحليل تماما من حيث السلوك انسيابية لضمان معالجة أثناء عملية الطباعة المواد المناسبة. إمكانية طباعة وظيفيا تصنيف المواد باستخدام أدمافليكس التكنولوجيا هو موضح في هذا المستند. المجهر الإلكتروني المسح الميداني-الانبعاثات (فسيم) تظهر أن الجزء السيراميك أكسيد الألومنيوم متكلس مسامية أقل من 1% وهو العثور على لا ما تبقى من هيكل الطبقات الأصلية بعد التحليل.
السيراميك التقني السامي-مجمع يتزايد الطلب عليها في كل مجال تقريبا من التطبيق، بما في ذلك العديد من المناطق الصناعية. ميدان الرعاية الصحية البشرية يجد تطبيقات أكثر وأكثر نتيجة للسهولة تفريد المنتجات لكل مريض. وفي العقد الماضي، عزز التصنيع المضافة خيارات العلاجات الطبية الفردية.
المضافة التحويلية (ص) هي تكنولوجيا تجهيز التي تسمح بترجمة نموذج ثلاثي الأبعاد المولدة بواسطة الحاسوب إلى منتج مادي بإضافة مواد متسلسلة. وبصفة عامة، تشكل سلسلة من الطبقات 2-د كدسة أن النتائج في شكل ثلاثي الأبعاد، مما يتيح إنتاج المكونات مع حرية تصميم أ، حتى الآن، لم يسبق لها مثيل. وهذا يعتبر من أحدث تكنولوجيا تشكيل المعادن والبوليمرات. التكنولوجيات الصناعية الأولى لتجهيز السيراميك متوفرة1،2، وتستخدم ما يقرب من جميع التكنولوجيات المعروفة صباحا للساعة واحدة-مواد السيراميك في المختبرات في جميع أنحاء العالم3،4، 5. صباحا، ولا سيما المجسمة، بدأت في الثمانينات وقد وضعته هال6. تصنيع مختلف النهوج والمواد يؤدي إلى مجموعة متنوعة من خصائص المنتج، مثل الحجم، وخشونة أو الخصائص الميكانيكية. ويمكن تصنيف جميع تقنيات تصنيع المواد المضافة إلى مجموعتين: المباشرة المضافة التحويلية5من التكنولوجيات، التي تستند إلى ترسب انتقائية من المواد (مثلاً، المواد النفث العمليات مثل “نفث الحبر مباشرة” الطباعة أو الطباعة الحرارية ثلاثية الأبعاد [T3DP])7،،من89،10، وتكنولوجيات التصنيع المضافة غير المباشرة، التي تقوم على توطيد الانتقائي للمواد التي تودع على طبقة كاملة (مثلاً، المجسمة السيراميك [جيش]).
تعقيد واستعداد لتطبيقات جديدة تتطلب تحسين تكنولوجيات التجهيز السيراميك صباحا. على سبيل المثال، التطبيقات الصناعية أو الطبية المبتكرة الخاصة يجب أن تتضمن خصائص مختلفة داخل العنصر نفسه، الأمر الذي يؤدي إلى “مواد تصنيف وظيفيا” (فجمس). وتشمل هذه المواد مجموعة من الخصائص المتعلقة بالتحولات في بنية دقيقة أو في المواد11. يمكن أن تكون هذه التحولات متقطعة أو مستمرة. أنواع مختلفة من فجمس هي المكونات المعروفة، مثل المكونات مع التدرجات المادية أو مسامية متدرجة، فضلا عن متعددة الألوان. يمكن تصنيعها المكونات ختان الإناث بمفرده التقليدية تشكيل التكنولوجيات12،13،14،15،،من1617 أو بالجمع بين هذه التكنولوجيات، على سبيل المثال، بوضع العلامات بالعفن كمزيج من الشريط صب وحقن صب18،19.
للجمع بين مزايا صباحا مع مزايا فجمس للمكونات المستندة إلى السيراميك 4-د20 (الأبعاد الثلاثة للهندسة ودرجة واحدة من الحرية فيما يتعلق بالخصائص المادية في كل موضع)، وضعت أوروبا أدماتيك المستندة إلى المجسمة ثلاثي الأبعاد جهاز الطباعة في إطار المشروع الأوروبي لأبحاث “سيرامفاكتورينج” صباحا مكونات متعددة الوظائف أو مادية متعددة.
التكنولوجيا تكييفها لمكونات ختان الإناث هو اتباع نهج قائم على المجسمة التي تستخدم معالج خفيفة رقمية (DLP) كمصدر الضوء تحتوي على شريحة جهاز الميكروميرور رقمية (DMD)، يستخدم بلمرة من راتنج التي يمكن أن تكون مختلطة مع مساحيق مختلفة. وقد رقاقة DMD صفيف من مائة ألف عدة مرايا المجهرية، التي تقابل بكسل في الصورة ليتم عرضها. يمكن تدويرها المرايا فردياً لتعيين موضع على الخروج بكسل. وتستند راتنجات العاملين الأكثر شيوعاً مخاليط مونومرات acrylate و/أو يوريتان. في هذه المزائج، وجدنا أيضا غيرها من المواد المضافة، مثل امتصاص الضوء جزيئات فوتوينيتياتور والأصباغ. خليط راتنج يسكب عادة في حاوية أو حمام، وتسمى أيضا ضريبة القيمة المضافة. هو فعل البلمرة رد فعل من جزيء فوتوينيتياتور (PI)، مع الفوتونات الخفيفة التي تم إنشاؤها بواسطة رقاقة DMD. قد يؤدي هياكل مونومر الراتنج المختلفة بمعدلات مختلفة البلمرة وانكماش الهيكل النهائي. على سبيل المثال، استخدام المركبات الكيماوية مونوفونكشونال مقابل مونومرات بوليفونكشونال له تأثير في العابرة للربط الشبكة البوليمرية.
إحدى المعلمات الأكثر أهمية أن تأخذ في الاعتبار مع جيش تحرير السودان السيراميك هو تأثير تشتت الضوء ينتج عندما يخترق الضوء (الفوتونات) من خلال المواد المختلفة. هذا هو التأثير عالية؛ في هذه الحالة، يتم الجمع بين الراتنجات مع كمية من مسحوق لإنشاء تعليق أو الطين. ثم، الطين يتكون من المواد التي تقدم من الانكسار مختلفة للضوء. فرق كبير بين قيم معامل الانكسار من الراتنج والمسحوق يؤثر على دقة الأبعاد للطبقات، ومعدلات البلمرة، ومجموع الجرعة الخفيفة لإحداث تفاعل البلمرة. عندما يدخل الضوء التعليق، ديفراكت الجزيئات مسحوق (أي، السيراميك، المعادن، أو البوليمرات الأخرى) في مسار الضوء. هذا التأثير الحث على إجراء تغيير في المسار الأصلي للفوتونات (المشع). إذا الفوتونات لها مسار منحرف إلى اتجاه التعرض، أنها قد تنشئ رد فعل بلمرة في مكان الذي يمكن أن تكون مستعرضة إلى الاتجاه الأصلي. ونتائج هذه الظاهرة في التعرض المفرط عندما مجال الملاط شُفي أكبر من المنطقة المعرضة. وبالمثل، سوف تعرض الأطفال دون سن الخامسة، عند طبقة الملاط شُفي أصغر من المنطقة المعرضة أصلاً.
داخل المخطوطة، يرد وصف للبحث عن صباحا من مكونات الألومينا الجمع بين كثيفة وهيكل ماكروبوروس، تتحقق باستخدام تكنولوجيا أدمافليكس،. كما هو موضح في مشروع البحوث الأوروبية “سيرامفاكتورينج”، يتطلب إنتاج قطع السيراميك ختان الإناث بدقة عالية وخصائص سطح جيدة لتلبية الطلبات الملحة. دلب ستيريوليثوجرافيك التكنولوجيات، مثل تلك الموضحة هنا، يسمح للباحثين للحصول على هذه المكونات المستندة إلى الخزف، وتعمل بكامل طاقتها.
ليزرع الطبية، المواد الخام قد تكون درجة نقاء عالية، من الناحية المثالية لنسبة 99.9% وأعلى. في هذا المشروع، يتم استخدام مسحوق ألومينا غير تجارية مع توزيع حجم جسيمات ضيقة، جسيمات متوسط حجم < 0.5 ميكرومتر، وسطح معين من حوالي 7 م2/g. وبدلاً من ذلك، من الممكن أيضا استخدام التراكيب المواد التجارية.
بغية تحقيق شروط التعامل مع أنسب هذه عجائن السيراميك بوليمر معين، استخدام تكنولوجيا الطباعة المشار إليها أعلاه. هذه التكنولوجيا مجهزة بنظام لإحباط نقل الذي يحمل الطين من خزان إلى ناحية الطباعة. تتألف ناحية الطباعة من سطح الزجاج الشفاف في الجزء السفلي، التي يوجد مصدر ضوء أن مشاريع الطبقات شرائح. في الجزء العلوي من ناحية الطباعة، هناك منصة بناء التي يمكن أن تتحرك عمودياً صعودا وهبوطاً بفضل شريحة محور ع. المنتج، ثم توقف على سطح لوح الطباعة المعدنية التي يمكن إرفاقها بشفط فراغ، فوق ناحية الطباعة. الملاط غير المستخدمة ثم تجمعها ممسحة، مجددة، ويتم ضخها مرة أخرى إلى الخزان الأصلي، وبالتالي خلق دائرة مغلقة مما يسمح للباحثين لإعادة استخدام ملاط التي تم استهلاكها لا لبناء نموذج ثلاثي الأبعاد. يمكن تغيير معلمات برامج مختلفة للتكيف مع العملية لتركيبات مختلفة من الطين والسيراميك الحشو. يجب وضع الطابعة في غرفة مع إعدادات الرطوبة والحرارة والضوء التي تسيطر عليها. يجب أن تكون مجهزة الغرفة مع فلتر الأشعة فوق البنفسجية للضوء الخارجي؛ وبالإضافة إلى ذلك، من المستحسن بدرجة حرارة من حوالي 20-24 درجة مئوية ورطوبة النسبية أقل من 40 في المائة. يظهر تصوير فسيم على حجم جسيمات متوسط أكبر الظاهر من مسحوق أكسيد الألومنيوم بعد ديجلوميريشن، مقارنة بالتحاليل الألومينا ميكرومتر 0.45 النظرية المادية من المورد. ويمكن تفسير هذا من حيث التكتل. أثناء التجفيف، بعد الخطوة ديجلوميريشن، الجسيمات إعادة التكتل، كما هو مبين في الشكل 1. أثناء إعداد تعليق، يمكن أن تشتت الجسيمات مكتل إعادة فضل خطوة الروغان السطحية. يمكن رؤية حجم جسيمات الظاهر أصغر في فسيم التصوير من الطين في الشكل 3.
فيما يتعلق بسلوك انسيابية، ينبغي أن يكون الطين مثالية للسيراميك التكنولوجيا جيش تحرير السودان (مثلاً، تكنولوجيا أدمافليكس) إمالة رقيق السلوك (أيانخفاض اللزوجة الديناميكية بمعدلات أعلى من القص). ليلقي أمثل في إحباط الداعمة أو استخدامها داخل وحدة الاستغناء عن، ينبغي إبقاء اللزوجة الدينامية في مجموعة مثالية بمعدلات منخفضة من القص. في حالة اللزوجة الدينامية عالية جداً في معدلات منخفضة من القص، صب طبقة الملاط من 200 ميكرومتر قد يعوقه عدم وجود تدفق لملء الفجوة تحت شفرة الطبيب. إذا كانت اللزوجة الدينامية أنها منخفضة جداً، قد تدفق التعليق بنفسه من الخزان تحت الشفرة أو بعيداً عن إحباط الدعم بسبب التدفق الطبيعي (الجاذبية). لكل تعليق التحقيق، يقلل اللزوجة الدينامية مع تزايد معدل قص. وتعطي سلوك التدفق الأمثل وقف تكوين 1 (الشكل 2). التغيرات المختلفة في تشكيل الملاط تؤثر على سلوك انسيابية للتعليق. سلوك التدفق الأمثل مع منخفضة لزوجة دينامية في النطاق المطلوب قد تحقق بتعليق المجمع 1. زيادة محتوى مسحوق أو محتوى غير أمثل من عامل تفريق (مجمع 2) وتغيير نسبة crosslinker الموثق باستخدام كمية أكبر من كروسلينكير متعددة الوظائف (تكوين 3) أدت إلى زيادة اللزوجة الدينامية، لصالحها العملية. إذا كان المحتوى مسحوق السفلي، جنبا إلى جنب مع انخفاض محتوى crosslinker متعددة الوظائف وفي تركيبة مع محتوى غير أمثل من عامل تفريق (تكوين 4)، اللزوجة الديناميكية بقوة ينخفض، مما قد يؤدي إلى غير مستقرة تعليق.
يمكن أن تساعد التغير في معامل التخزين G´ عجائن عند تشعيع الضوء لمعرفة المزيد عن علاج سلوك أن الإيقاف. ويستكمل ذلك باختبارات تجريبية على عمق المعالجة في جهاز الطباعة نفسها. علاج السلوك في أوقات مختلفة في علاج اتسمت بوقف ألومينا مع على سلوك انسيابية أمثل. قبل علاج يبدأ، بتعليق يوضح مستوى منخفض من G´ ويعرض قيم أقل من 100 السلطة الفلسطينية. عندما يبدأ علاج، يمكن أن يستدل بلمرة من المواد العضوية فوتوريكتيفي بزيادة G´ إلى مستوى أعلى. مع زيادة وقت المعالجة، منحدر G´ يزيد كحد أقصى في مجموعة من 105 إلى 107 السلطة الفلسطينية التي تعتمد على التكوين. وقت المعالجة 1 ق أدت إلى G´ نهائي أقل من 106 السلطة الفلسطينية، التي لا يكفي لقوام الحد أدنى ضروري. مع زيادة وقت المعالجة، يتم توفير المزيد من الطاقة (الفوتونات) إلى التعليق، الأمر الذي يؤدي إلى G´ أعلى نتيجة بدرجة أسرع وأعلى من التحويل (أعلى المنحدر). ينبغي أن يكون الوقت المعالجة الأمثل لتعليق الألومينا المتقدمة في طائفة من 2 إلى 3 s. مع وقت المعالجة من 4 s، والمستوى النهائي ل G´ والمنحدر علاج لها قيم كبيرة، أعلاه 2 × 106 السلطة الفلسطينية. اكتمال التحويل تقريبا وتقريبا توجد لا بوليمرات أونكوريد. قد يؤدي إلى زيادة إمدادات الطاقة أوفيركورينج الطين وتصلب مفرط من البوليمر، أسفر عن هيكل هش الذي له تأثير سلبي على المرفق للمنتج مع منهاج بناء.
عنصر اختبار واحد-ختان الإناث الذي اختير لهذه المخطوطة هو بنية زرع هيمي إس يحتوي قذيفة خارجي كثيف ونواة مركزية مثل العظام مسامية، كما يتبين في الشكل 5. يمكن أن تصنع هذا النموذج ثنائيو ومتكلس عيب خالية، كما يراها تصوير فسيم. يمكن أن تتحقق الهياكل الدقيقة وسمك الجدار (أقل من 0.1 ملم) ولا تشوه واضح خلال تلبد حدث. ووجد أن المجهرية مكونات الألومينا واحد نموذجي لتجهيز السيراميك الألومينا في درجات الحرارة تلبد معين، مع حجم الحبوب متجانسة. المسامية في المناطق الأكبر جداً منخفض ( 99 ٪، مقارنة بالكثافة النظرية، قد تحقق.
The authors have nothing to disclose.
هذا المشروع قد تلقي تمويلاً من أفق 2020 البحث في الاتحاد الأوروبي وبرنامج الابتكار ضمن اتفاق المنحة رقم 678503.
Taimicron (TM-100D) | Taimei Chemicals Co Ltd., Japan | … | alumina (commercial) |
BYK LP C22124 | BYK-Chemie GmbH, Germany | … | dispersant |
Mastersizer 2000 | Malvern Instruments Ltd., United Kingdom | … | laser diffractometer |
TriStar 3000 | Micromeritics Instrument Corp., USA | … | adsorption/desorption |
Pulverisette 5/4 classic line | Fritsch GmbH, Germany | … | planetary ball mill |
Thinky ARV-310 | C3-Prozesstechnik, Germany | … | high-speed planetary ball mill |
Modular Compact Rheometer MCR 302 | Anton Paar, Graz, Austria | … | rheometer |
UV-LED Smart | Opsytec Dr. Gröbel GmbH, Germany | blue LED | |
prototype | Admatec, Netherland | … | Admaflex |
NA120/45 | Nabertherm, Germany | … | debinding furnace |
LH 15/12 | Nabertherm, Germany | … | sintering furnace |
Gemini 982 | Zeiss, Germany | … | FESEM |