目的は、添加された方法で長波赤外線ヒーターを製造することであった。この部分は、得られた焼結、2つの成分発熱体、絶縁ジルコニア、およびFFF製の導電性ステンレス鋼から作られたを示しています。電源を接続することで、金属蛇行を加熱します。
この研究では、金属と技術的な血清を組み合わせる取り付け材料アプローチを用いて、IT製造に焦点を当てています。これらの異なる材料を組み合わせることで、さまざまな電気的および機械的特性のために幅広い用途を提供します。この組み合わせは、医療、自動車、航空宇宙分野の主要な質問に答える上で役立ちます。
そのために、ヒューズフィラメント製作が選択された。主な理由は、光学特性とは無関係に異なる粉末を処理する可能性があった。さらに、熱後処理は、標準装置が使用される粉末射出成形などの確立された技術と同様である。
ヒューズフィラメントの製造は、材料の効率が高く、材料のリサイクル性が高いため、経済的になります。最後に、この手法は、プロセスが動く、軸上のヘッドを印刷することに依存しているため、より大きな部品のためにアップスケールするのは簡単です。手順を開始する前に、マルチマテリアルアプローチに適した粉末カップルを選択します。
セラミックグレードでは、熱膨張係数と焼結温度が特殊なステンレス鋼に匹敵するため、四色のイトリア安定化ジルコニアを選択し、このセラミック材料の高靭性と曲げ強度を選択します。特定の金属グレードについては、熱膨張係数に匹敵する導電性および延性金属材料としてステンレス鋼粉末を使用し、同様の範囲の焼結温度を保護水素雰囲気下のジルコニアと特殊な製粉手順で使用します。ストレスフリーの共焼結を達成するには、球状のステンレス鋼粒子に180分間消耗ミリングを適用して、粒子を薄くて脆いフレークに変えます。
その後、脆いフレークに240分間遊星ボール粉砕を行い、フレークを非常に細かい粒子に分割し、アスペクト比は低下しますが、焼結能力が向上します。ローラーローターミキサーで原料をあらかじめ配合します。したがって、粉末は、47体積%の固体ローディングで原料を得るマルチ成分バインダーシステムと混合する必要があります。
プレコンパウンドの後、冷たい、固体材料は、切断ミルで造粒されなければならない。高いせん断率で材料を配合して、図のように、共回転、二軸押出機などで分散を改善します。コンベアベルトで材料を収集し、室温まで冷却します。
コンベアベルトの端部には、2つの円形の糸がペレット化される。図に示す押出線はフィラメントを生成するために使用されます。単一ねじ押出機では、材料は溶融され、フィラメントは少なくとも1.75ミリメートルの直径のノズルを通して押し出される。
次いで、フィラメントをPTFEコンベアベルトで回収する。材料をスプールするために、単位は自動スプールのためのコンベヤーベルトの端に置かれる。引っ張りユニットとスプーリングユニットの間のフィラメントの寸法を測定および制御します。
直径範囲が1.70~1.80ミリメートル、楕円形が0.10ミリメートル未満のフィラメントは、FFFに必要です。特定の押し出し速度では、コンベアベルトと引き出し速度を徐々に調整して寸法を調整します。CAD ファイルを作成した後、G-COD はスライスソフトウェアを使用して生成する必要があります。
ソフトウェアでは、ノズルの直径、層の高さ、印刷速度、および印刷温度が定義されています。プレビューモードでは、製造をレイヤーごとに実証できます。セラミック素材は青で、金属は緑色です。
マルチ材料部品のアディティブ製造の場合、まず、3Dプリンタソフトウェアのノズルの不整列の可能性を修正します。部品の製造のために、ジルコニアフィラメントとプリントヘッド1をロードし、ステンレス鋼フィラメントを有するプリントヘッド2。印刷ヘッド速度は毎秒10ミリメートル、プリントベッド温度は20°Cを使用して、両方のフィラメントに使用します。
その後、ジルコニアのプリントヘッド温度を摂氏220度、ステンレス製プリントヘッド温度を240°Cに設定します。マルチマテリアル製造の場合は、プリントヘッドのロードを交互に行い、2つまたは3つの異なる層を実現します。成分の脱結合のために、まずサンプルを摂氏60度シクロヘキサンに8時間沈水し、約7〜9重量パーセントの可溶性バインダー含有量を除去する。
次いで、80%アルゴン及び20%水素の還元型atmoshpereで高温タングステン炉に試料を移し、材料の焼結のために3時間の住まい時間を、その後、窯を室温まで冷却する。焼結中、部品は体積で約45%縮小し、大気が減少するためジルコニアは黒色に変わります。最終的な部品特性は、このステップの後に電源を適用することによって達成されます。
金属経路は抵抗ヒーターのように機能し、孤立したジルコニアはそれをカバーします。顕微鏡顕微鏡を用いて微細構造を調べた。焼結された2つの成分部分の顕微鏡写真は、上部に金属微細構造を示し、下側セクションにセラミック1つを示す。
2つの材料の間に、混合相が生じ、金属とセラミック間の材料結合を提供する。ステンレス鋼焼結行動のための最もよい合わせの結果は180分の消耗の粉砕時間および240分の遊離球の球の粉砕時間と得られる。ここで、ジルコニア粉末の焼結挙と初期鋼粉末と粉砕鋼粉末の焼結挙との比較が、図示されている。
明らかに、粉砕金属粉末はジルコニアと比較して焼結挙に良好な適合を示す。ジルコニア原料を二軸押出機に配合すると、材料の究極の引張強度で、より高い究極の引張強度と伸びが生じます。しかし、材料がローラーローターミキサーで配合されたときと比較して低い割込み弾性率。
ジルコニアフィラメントの場合、押出中に寸法の良好な制御を達成することができ、一方で、改質されたステンレス鋼粉末を含むフィラメントについては、平均フィラメント径のより高いばらつきが観察される。この図では、純粋なジルコニアサンプル、純粋なステンレス鋼サンプル、焼結およびよく結合されたスチールセラミック複合材料が観察される。両方の材料の同様のバインダーシステムに起因して、モノリシック複合部品に特定の層を融合させることができる。
たとえば、ここでは、鋭い遷移を持つ大きな丸い形状の部品を示します。開発後、この技術は、マニホールド分野の研究が外科、自動車、さらには消費財で生産するために使用される材料を開発する道を開きました。結果は、電気伝導性および電気絶縁性を生成するヒューズフィラメント作製を用いて金属半複合材料を1つの成分に製造する寛容なアプローチを示す。
