Name: multi-material ceramic-based components &#8211; additive manufacturing of black-and-white zirconia components by thermoplastic 3d-printing (ceram - t3dp)
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Duration: 8 min 29 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multi-material Ceramic-Based Components Ã¢â‚¬â€œ Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing CerAM - T3DP at Jo

Dit project heeft financiering ontvangen van de Europese Unie Horizon 2020 onderzoek en innovatie programma onder Grant overeenkomst No 678503.

1. thermoplastische schorsing voor CerAM - T3DP
<ol><li>Selectie van poeders<ol>
<li>Gebruik voor de bereiding van de zwarte kunststof schorsingen zwarte Zirkonia poeders Zirkonia-zwart - 1 en zirconia zwart - 2.
</li>
		<li>Gebruik voor de bereiding van de witte kunststof schorsingen Zirkonia-Wit - 1 en Zirkonia-wit - 2. Opmerking: De fabrikant van zirconia zwart - 2 gebruikt (4.2 wt.-%) pigmenten voor de kleuring van de zirconia en stelt ook dat beide poeders hetzelfde sinteren gedrag hebben. Bovendien, het hoge percentage van aluminiumoxide (20.43 wt.-%) draagt bij aan de witte kleur van Zirkonia-wit - 2. De poeders Zirkonia-zwart - 1 Zirkonia-Wit - 1 hebben een verschillende samenstelling en vereisen dus een verschillende sinteren temperatuur voor volledige compactie. In tegenstelling tot Zirkonia-Wit - 1bestaat Zirkonia-zwart - 1 hooguit 5 wt.-% pigmenten. De aanbevolen sinteren temperaturen zijn 1400 ° C voor zirconia zwart - 1 en 1350 ° C voor zirconia Wit - 1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Kenmerkend zijn de poeders met betrekking tot vorm, oppervlakte en korrelgrootteverdeling. Opmerking: Electron scanning microscopie beelden zijn gebruikt om het karakteriseren van de vorm van de deeltjes. De korrelgrootteverdeling van de benutte poeders werd gemeten door een laser diffractie methode (laser diffractometer). De metingen voor de specifieke oppervlakte-eigenschappen van de gebruikte poeders zijn getroffen door de vervaardiging.</li>
	<li>Voor de bereiding van de verschillende zirconia schorsingen smelt een mengsel van paraffine en bijenwas bij een temperatuur van 100 ° C in een verwarmbaar verbinding en meng het mengsel polymeer.<ol>
<li>Voeg vervolgens de poeder in verschillende stappen voor het bereiken van de inhoud van een poeder van 40 vol.%.</li>
		<li>Meng de poeder-polymeer-mengsel door roeren gedurende 2 uur bij 100 ° C. Zorg ervoor dat alle schorsingen dezelfde poeder inhoud (40 vol.%).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Karakterisering van schorsingen<ol>
<li>Kenmerkend zijn de Rheologische gedrag van de gesmolten ophanging met behulp van een rheometer voor schuintrekken tarieven in een bereik tussen 0-5000/s voor verschillende temperaturen in een bereik van 85 ° C tot 110 ° C. Opmerking: We gebruikten een rheometer regelbaar zijn tussen-25 ° C tot 200 ° C met een plaat/plaat meetsysteem (25 mm doorsnede). Het koppel werd gemeten en de dynamische viscositeit werd berekend.</li>
		<li>Uitzetten van de dynamische viscositeit als functie van de shear rate en ervoor te zorgen dat de dynamische viscositeit onder 100 Pa·s voor een shear rate van 10/s, hieronder 20 Pa·s voor een shear rate van 100/s en onder 1 Pa·s voor een tarief van de afschuiving van 5.000/s of verhoging van is de temperatuur binnen het toegestane bereik.</li>
		<li>Verandering van de samenstelling van de opschorting door polymeer mengsel toe te voegen als de dynamische viscositeit te hoog zelfs bij een temperatuur van 110 ° C.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. vervaardiging van enkele en multi materiële componenten door CerAM - T3DP
<ol><li>Gebruikte apparaat Figuur 1 toont een CAD-tekening van de gebruikte CerAM - T3DP-apparaat met een profiel scanner en drie verschillende micro toedieningseenheden systemen, die kan werken, gelijktijdig of afwisselend gebeuren. Gebruik twee van hen te produceren zwart-onderdelen.<ol>
<li>Stel de afzetting van de druppels in op een frequentie tot 100/s en de assen om te gaan met een maximale snelheid van 20 mm/s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Onderzoek naar depositie parameters Onderzoeken van de invloed van de depositie parameters (werkt snelheden van de micro doseersysteem temperaturen van schorsing reservoir en mondstuk; snelheid van de as) op de eigenschappen van de resulterende druppels (vorm, volume; homogeniteit) of druppel Kettingen (vorm, volume; homogeniteit).<ol>
<li>Variëren van de depositie-parameters en enkele druppels evenals druppel ketens storten met behulp van verschillende frequenties en assen snelheden voor afzetting. Opmerking: De invloed van de parameters van de dispenser op de eigenschappen van de materialen is besproken vóór25. Parameter waarde grenzen zijn alleen empirisch vastgesteld.</li>
		<li>Zorg ervoor dat dat de afwijking in druppel hoogte en breedte keten mag niet meer dan 3%. Variëren de pulsbreedte van de parameters, druppel fusion factor (DFF) en extrusie breedte (segmenteringshulplijnen parameter) te compenseren diameter verschillen tot 100 micron en hoogte verschillen tot 50 micron. Opmerking: Het is niet nodig en waarschijnlijk niet mogelijk om te beseffen perfect gevormde hemisferen als enkele druppels, maar je moet ervoor zorgen dat de homogeniteit van de vorming van de druppel erg hoog is te garanderen van een homogene opbouw van de onderdelen.</li>
		<li>Herhaal deze stap en de verschillende initiële parameters te vinden een parameterset waarmee de meest homogene druppel vorm ten opzichte van de diameter van de druppel, breedte en hoogte.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Vervaardiging van single-materiaal test onderdelen<ol>
<li>Gebruik een gegenereerde 3D-model van het gewenste deel en sla het bestand op als STL of AMF bestandsindeling.</li>
		<li>Een segmenteringshulplijnen programma (bijvoorbeeld Slicer 1 of 2 van de Slicer) gebruiken om de bijbehorende G-code te genereren. Stel de eigenschappen voor de shape van de druppel in stap 2.2 verworven.</li>
		<li>Uploaden van de G-code, en vul de procesparameters op de CerAM - T3DP-apparaat. Stel de CerAM - T3DP-apparaat voor de parameters in stap verkregen 2.2 die overeenkomen met aan de druppel vorm verstrekt aan de slicer. Start de software van het apparaat om te beginnen met de baan van het gebouw. Opmerking: Het is gunstig voor de vervaardiging van bepaalde monsters voordat het gewenste deel gebouw of het gebruik van nieuwe schorsingen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>CerAM - T3DP van multi materiële componenten<ol>
<li>Voor elk materiaal betrokken uitvoeren stap 2.2.</li>
		<li>Selecteer verstrekking parameters voor beide materialen hebben ongeveer dezelfde druppel kenmerken.</li>
		<li>De hoogten van de laag aanpassen door het veranderen van de afstand tussen de enkele druppels en de resulterende overlapping te voorkomen dat verschillen in hoogten voor de verschillende materialen, die leiden grote gebreken en defecte onderdelen tot kunnen. Opmerking: Door het verminderen van de afstand tussen twee druppeltjes en de bijbehorende grotere overlapping, de breedte en de hoogte van de druppel keten verhoogt vanwege de bijna constante hoeveelheid de enkele druppels. Het kan worden waargenomen dat de druppel ketting breedte sneller dan de hoogte van de keten druppel stijgt.</li>
		<li>Gebruik een gegenereerde 3D-model van het gewenste deel en sla het bestand op als AMF bestanden. Indien ondersteund door de slicer die meerdere component gebieden kunnen ook worden opgeslagen in STL-bestandsindeling.</li>
		<li>Om te kunnen afdrukken multi materiële componenten, toewijzen overeenkomstige component gebieden aan het bijbehorende materiaal in de segmenteringshulplijnen software door het toewijzen van een overeenkomstige micro doseersysteem voor elk materiaal.</li>
		<li>Het genereren van de G-codes voor elk materiaal met behulp van de slicer software.</li>
		<li>Uploaden van de G-code, en vul de procesparameters op de CerAM - T3DP-apparaat. Stel de CerAM - T3DP-apparaat voor de parameters in stap verkregen 2.2 die overeenkomen met aan de druppel vorm verstrekt aan de slicer. Start de software van het apparaat om te beginnen met de baan van het gebouw.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Co-Debinding en co sinteren van Single - en Multi - anti-material onderdelen
<ol><li>Debind de groene monsters in de volgende afzonderlijke stappen.<ol>
<li>Zet eerst de monsters in een losse bulk grofkorrelige aluminiumoxide poeder (poeder bed) structureel steunen de monsters zo goed dat een homogene temperatuur verdeling en het wegnemen van de binder materialen te bevorderen door de capillaire krachten.</li>
		<li>Uitvoeren van een debinding met een zeer lage opwarmsnelheid in een oven (debinding oven) onder lucht-sfeer tot 270 ° C. De opwarmsnelheid ingesteld op 4 K/h om ervoor te zorgen dat een defect-vrije debinding.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Na deze eerste debinding stap Verwijder voorzichtig het beddengoed poeder bijvoorbeeld met een fijne penseel. Leg de monsters op aluminiumoxide oven meubels.</li>
	<li>Een tweede debinding stap onder lucht-atmosfeer van toepassing tot 900 ° C (12 K/h) in de dezelfde oven. Opmerking: Alle resterende organisch bindmiddel materialen waren thermisch verwijderd, terwijl het binnen in de zelfde stap een vooraf sinteren van de deeltjes zirconia is geïnitieerd zodat de latere overdracht van de monsters naar een sinteren oven.</li>
	<li>Ten slotte sinter de monsters onder lucht-sfeer op 1350 ° C (180 K/h) voor 2 h in een geschikte oven (sinteren oven). De krimp van de componenten door meting van de lengte in drie dimensies te karakteriseren en ervoor te zorgen dat er ongeveer 20% voor elke richting.</li>
</ol>4. karakterisering van de componenten van de Single - en Multi - anti-material
<ol><li>De monsters goed knippen en polijsten van de oppervlakte met behulp van ceramographic methoden.</li>
	<li>Het toepassen van onderzoeken op de microstructuur met behulp van veld emissie Scannende elektronenmicroscoop (FESEM).</li>
	<li>Inspecteer visueel of de poreusheid van de twee fasen en op het raakvlak van de grens van de gebruikte materialen. Voor een meer gedetailleerd resultaat analyses uit te voeren een interface, bijvoorbeeld door FESEM en latere foto analyse te onderzoeken van de porositeit binnen de gesinterde microstructuur. De gerichte poreusheid is minder dan 1%. Als de poreusheid te hoog is, variëren de depositie parameter stijgt (2.2) en/of het regime van de thermische behandeling (3).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kieback, B., Neubrand, A., Riedel, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+techniques+for+functionally+graded+materials.">Processing techniques for functionally graded materials.</a> Materials Science and Engineering - A. 362 (1-2), 81-106 (2003).</li><li>Mortensen, A., Suresh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionally+graded+metals+and+metal-ceramic+composites:+Part+1+Processing.">Functionally graded metals and metal-ceramic composites: Part 1 Processing.</a> International Materials Reviews. 40 (6), 239-265 (1995).</li><li>Moya, J. S., S&#225;nchez-Herencia, A. J., Requena, J., Moreno, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionally+gradient+ceramics+by+sequential+slip+casting.">Functionally gradient ceramics by sequential slip casting.</a> Materials Letters. 14 (5), 333-335 (1992).</li><li>Moya, J. S., S&#225;nchez-Herencia, J. A., Bartolom&#233;, J. F., Tanimoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic+modulus+in+rigid+Al2O3/ZrO2+ceramic+laminates.">Elastic modulus in rigid Al2O3/ZrO2 ceramic laminates.</a> Scripta Materialia. 37 (7), 1095-1103 (1997).</li><li>Zschippang, E., Mannschatz, A., Klemm, H., Moritz, T., Martin, H. -. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charakterisierung+und+Verarbeitung+von+Si3N4-SiC-MoSi2-Kompositen+f&#252;r+Heizleiteranwendungen.">Charakterisierung und Verarbeitung von Si3N4-SiC-MoSi2-Kompositen f&#252;r Heizleiteranwendungen.</a> Keramische Zeitschrift. 65 (5), 294-297 (2013).</li><li>Scheithauer, U., Haderk, K., Richter, H. -. J., Petasch, U., Michaelis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+kind+and+amount+of+pore+forming+agents+on+the+thermal+shock+behaviour+of+carbon-free+refractory+components+produced+by+multilayer+technology.">Influence of the kind and amount of pore forming agents on the thermal shock behaviour of carbon-free refractory components produced by multilayer technology.</a> refractories WORLDFORUM. 4 (1), 130-136 (2011).</li><li>Scheithauer, U., Schwarzer, E., Slawik, T., Richter, H. -. J., Moritz, T., Michaelis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functionally+Graded+Materials+Made+by+Water-Based+Multilayer+Technology.">Functionally Graded Materials Made by Water-Based Multilayer Technology.</a> Refractories Worldforum. 8 (2), 95-101 (2016).</li><li>Mannschatz, A., H&#228;rtel, A., M&#252;ller-K&#246;hn, A., Moritz, T., Michaelis, A., Wilde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manufacturing+of+Two-colored+Co-sintered+Zirconia+Components+by+Inmold-labelling+and+2C-Injection+Molding,+cfi/Ber.">Manufacturing of Two-colored Co-sintered Zirconia Components by Inmold-labelling and 2C-Injection Molding, cfi/Ber.</a> DKG. 91 (8), (2014).</li><li>Moritz, T., Scheithauer, U., Mannschatz, A., Ahlhelm, M., Abel, J., Schwarzer, E., Pohl, M., M&#252;ller-K&#246;hn, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Material-+and+process+hybridization+for+multifunctional+ceramic+and+glass+components.">Material- and process hybridization for multifunctional ceramic and glass components.</a> Ceramic Applications. 5 (2), 66-71 (2017).</li><li>Homa, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Prototyping+of+high-performance+ceramics+opens+new+opportunities+for+the+CIM+industry.">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>Chartier, T., Badev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Prototyping+of+Ceramics.">Rapid Prototyping of Ceramics.</a> Handbook of Advanced Ceramics Elsevier. , (2013).</li><li>Travitzky, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+Manufacturing+of+ceramic-based+materials.">Additive Manufacturing of ceramic-based materials.</a> Advanced Engineering Materials. 16, 729-754 (2014).</li><li>Zocca, A., Colombo, P., Gomes, C. M., G&#252;nster, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+Manufacturing+of+Ceramics:+Issues,+Potentialities,+and+Opportunities.">Additive Manufacturing of Ceramics: Issues, Potentialities, and Opportunities.</a> Journal of the American Ceramic Society. 98 (7), 1983-2001 (2015).</li><li>Scheithauer, U., Schwarzer, E., Richter, H. J., Moritz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermoplastic+3D+Printing+-+An+Additive+Manufacturing+Method+for+Producing+Dense+Ceramics.">Thermoplastic 3D Printing - An Additive Manufacturing Method for Producing Dense Ceramics.</a> JACT. 12 (1), 26-31 (2014).</li><li>Scheithauer, U., Bergner, A., Schwarzer, E., Richter, H. -. J., Moritz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+thermoplastic+3D+printing+of+steel-zirconia+composites.">Studies on thermoplastic 3D printing of steel-zirconia composites.</a> J Mat Res. 29 (17), 1931-1940 (1931).</li><li>Scheithauer, U., Slawik, T., Schwarzer, E., Richter, H. -. J., Moritz, T., Michaelis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+Manufacturing+of+Metal-Ceramic-Composites+by+Thermoplastic+3D-Printing.">Additive Manufacturing of Metal-Ceramic-Composites by Thermoplastic 3D-Printing.</a> J. Ceram. Sci. Tech. 06 (02), 125-132 (2015).</li><li>Scheithauer, U., Schwarzer, E., Haertel, A., Richter, H. J., Moritz, T., Michaelis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+of+thermoplastic+suspensions+for+Additive+Manufacturing+of+Ceramic-+and+Metal-Ceramic-Composites+by+Thermoplastic+3D-Printing+(T3DP),+11th+International+Conference+on+Ceramic+Materials+and+Components+for+Energy+and+Environmental+Applications.">Processing of thermoplastic suspensions for Additive Manufacturing of Ceramic- and Metal-Ceramic-Composites by Thermoplastic 3D-Printing (T3DP), 11th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications.</a> Ceramic Transactions. 256, (2016).</li><li>Scheithauer, U., Weingarten, S., Johne, R., Schwarzer, E., Abel, J., Richter, H., Moritz, T., Michaelis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ceramic-Based+4D-Components:+Additive+Manufacturing+(AM)+of+Ceramic-Based+Functionally+Graded+Materials+(FGM)+by+Thermoplastic+3D-Printing+(T3DP).">Ceramic-Based 4D-Components: Additive Manufacturing (AM) of Ceramic-Based Functionally Graded Materials (FGM) by Thermoplastic 3D-Printing (T3DP).</a> Preprints. , 2017100057 (2017).</li><li>Lee, H. C., Potapova, Y., Lee, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+core-shell+structured,+metal-ceramic+composite+supported+Ru+catalyst+for+methane+steam+reforming.">A core-shell structured, metal-ceramic composite supported Ru catalyst for methane steam reforming.</a> J of Power Sources. 216, 256-260 (2012).</li><li>Molin, S., Tolczyk, M., Gazda, M., Jasinski, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stainless+steel/yttria+stabilized+zirconia+composite+supported+solid+oxide+fuel+cell.">Stainless steel/yttria stabilized zirconia composite supported solid oxide fuel cell.</a> J. Fuel Cell Sci. Technol. 8, 1-5 (2011).</li><li>Roberts, H. W., Berzins, D. W., Moore, B. K., Charlton, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-Ceramic+Alloys+in+Dentistry:+A+Review.">Metal-Ceramic Alloys in Dentistry: A Review.</a> Journal of Prosthodontics. 18 (2), 188-194 (2009).</li><li>Largiller, G., Bouvard, D., Carry, C. P., Gabriel, A., M&#252;ller, J., Staab, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformation+and+cracking+during+sintering+of+bimaterial+components+processed+from+ceramic+and+metal+powder+mixes.+Part+I:+Experimental+investigation.">Deformation and cracking during sintering of bimaterial components processed from ceramic and metal powder mixes. Part I: Experimental investigation.</a> Mechanics of Materials. 53, 123-131 (2012).</li><li>Meulenberg, W. A., Mertens, J., Bram, M., Buchkremer, H. -. P., St&#246;ver, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graded+porous+TiO2+membranes+for+micro-filtration.">Graded porous TiO2 membranes for micro-filtration.</a> Journal European Ceramic Society. 26, 449-454 (2006).</li><li>Baumann, A., Moritz, T., Lenk, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi+component+powder+injection+moulding+of+metal-ceramic-composites.">Multi component powder injection moulding of metal-ceramic-composites.</a> Proceedings of the Euro International Powder Metallurgy Congress and Exhibition. , (2009).</li><li>Scheithauer, U., Johne, R., Weingarten, S., Schwarzer, E., Abel, J., Richter, H., Moritz, T., Michaelis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+Droplet+Deposition+for+Suspensions+Usable+for+Thermoplastic+3D+Printing+(T3DP).">Investigation of Droplet Deposition for Suspensions Usable for Thermoplastic 3D Printing (T3DP).</a> Journal of Materials Engineering and Performance. , (2017).</li></ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De karakterisering van de reologische gedrag van de gesmolten schorsing tegen hoge shear tarieven tot 5000/s is nodig omdat de beoordeling van de omstandigheden binnen de gebruikte micro verstrekking van systemen (geometrie van zuiger en sproeier zaal, snelheid van de zuiger) bleek dat schuintrekken tarieven van 5000/s en hoger worden gegenereerd in de micro doseersysteem tijdens de afzetting proces25.
Het onderzoek van de afdrukparameters moet worden gedaan om te helpen met de kalibratie van de dispenser voor het vervaardigen van multi materiële componenten. De invloed van de parameters van de dispenser op de eigenschappen van de materialen is besproken in25. Parameter waarde grenzen geweest alleen ontmoedigingsbeleid empirisch. Ervaring tot nu toe blijkt dat het verschil in druppel keten hoogte en breedte mag niet meer dan 3%. Diameter verschillen tot 100 micron en hoogteverschillen tot 50 micron kunnen worden gecompenseerd door de pulsbreedte van de parameters, de druppel fusion factor (DFF) en de breedte van de extrusie (snijden parameter).
Het is van cruciaal belang voor het drukproces dat de hoogten van de laag van de verschillende materialen aan elkaar worden aangepast door het veranderen van de afstand tussen de enkele druppels, aangezien het in een oneffenheden binnen een laag resulteren zou als de hoogten van de verschillende materialen doen geen wedstrijd. Een oneffenheden leidt tot grote gebreken en defecte onderdelen. Door het verminderen van de afstand tussen twee druppeltjes en de bijbehorende grotere overlapping, verhoogt de breedte en de hoogte van de druppel keten vanwege de bijna constante hoeveelheid de enkele druppels. Het kan worden waargenomen dat de druppel ketting breedte sneller dan de hoogte van de keten druppel stijgt. Het is niet nodig en waarschijnlijk niet mogelijk om te beseffen perfect gevormde hemisferen als enkele druppels, maar je moet ervoor zorgen door te bepalen van de verstrekking van parameters dat de homogeniteit van de vorming van de druppel erg hoog is te garanderen een homogene montage gebouw van de componenten.
De meting bij 85 ° C simuleert de Rheologische gedrag van de schorsingen in de voeding patroon van de micro doseersysteem. Boven de 90 ° C begint de ontleding van de binder-componenten (Figuur 7). Alle schorsingen weergeven bijna hetzelfde probleem zich voordoet. De temperatuur van de gebruikte mondstuk van de micro doseersysteem was 100 ° C. Deze temperatuur bevordert de vorming van de druppel als gevolg van de lage viscositeit veroorzaakt doordat de schorsingen temperatuur tijdens het passeren van de verstuiver. Vanwege de korte Nadruktijd van de schorsingen binnen de verstuiver bij deze temperatuur is de ontleding de materiaalgedrag niet aanzienlijk beïnvloeden.
De multi kleurcomponenten kon worden gesinterd bijna gebrek-gratis, maar voor de zirconia zwart - 2 en Zirkonia-wit - 2 poeders die de kleur van de witte fase omgezet in roze. De oorzaak voor de kleur te veranderen zijn diffusie processen tussen de verschillende materialen tijdens het sinteren van ertsen. Dit is slechts een effect op het oppervlak en kan worden verwijderd door een schuurmachine stap. Maar dit is zeer uitdagend voor complexe structuren gemaakt door AM technologieën.
Binnen de multi kleurcomponenten vlakke en verweven grens interfaces ontwikkeld tussen de twee verschillende composities. Dus, ongeacht de afzetting van de drop-afhankelijk van het materiaal, de rangschikking van de verschillende microstructuren realiseerbaar zeer nauwkeurig. Bovendien, de druppel vorm kan worden benut om de interface van de grens tussen twee materialen verhogen. Tot nu toe zijn alleen discrete materiële overgangen vervaardigd. Toekomstig onderzoek kan ook inhouden dat de productie van geleidelijke veranderingen tussen materialen.

Functioneel ingedeeld materialen (FGM) zijn materialen met een verscheidenheid van eigenschappen betreffende overgangen in de microstructuur of in de materiële1. Deze overgangen kunnen discreet of continu. Verschillende soorten VGV zijn bekend, zoals componenten met materiële verlopen, graded porositeit, alsmede multi-gekleurde componenten.
VGV-onderdelen kunnen worden vervaardigd door enkele conventionele vormgeving technologieën2,3,4,5,6,7 of een combinatie van deze technologieën, voor bijvoorbeeld door in-vorm labelen als een combinatie van tape gieten en spuitgieten8,9.
Additive manufacturing (AM) zorgt voor de productie van componenten met een tot dusver ongekende vrijheid van ontwerp. Dit wordt beschouwd als de ultramoderne technologie voor polymeren en metalen vormgeven. Eerste commerciële processen voor de verwerking van keramiek zijn beschikbaar10, en bijna alle bekende AM technologieën worden gebruikt voor AM van keramiek in laboratoria over de hele de wereld11,12,13.
Als u wilt combineren de voordelen van AM met de voordelen van VGV voor keramische gebaseerde 4D componenten (drie dimensies voor de meetkunde en een mate van vrijheid omtrent de materiële eigenschappen op elke positie) de thermoplastische 3D-Printing (CerAM - T3DP) is ontwikkeld op Fraunhofer IKTS in Dresden, Duitsland, als een directe AM-technologie. Hierdoor is de AM van multi materiële componenten14,15,16,17. CerAM - T3DP is gebaseerd op de selectieve afzetting van enkele druppels van deeltje gevuld thermoplastische schorsingen. Door gebruik te maken van meerdere doseren systemen, verschillende thermoplastische schorsingen naast elkaar laag voor laag tot bulk kunnen worden gedeponeerd materiaal evenals eigenschap verlopen binnen de addiditief vervaardigde groene onderdelen18. In tegenstelling tot indirecte AM processen, waarin eerder gedeponeerde materialen selectief over de gehele laag, de CerAM stollen - hoeft T3DP proces niet de extra inspanning van het verwijderen van niet-verhard materiaal vóór de afzetting van het volgende materiaal, waardoor het meer geschikt voor de AM multi materiële componenten.
Met behulp van de CerAM - T3DP proces maakt het mogelijk de AM van VGV en de realisatie van keramische gebaseerde componenten met ongekende eigenschappen, maar er zijn uitdagingen te overwinnen met betrekking tot de nodige thermische behandeling na het proces van AM, teneinde een Multi materiaal composiet. In het bijzonder moeten de gepaarde poeders in het composietmateriaal worden met succes mede gesinterd, waarvoor het sinteren van de onderdelen moet worden uitgevoerd bij de dezelfde temperatuur en sfeer. Daarom is het een voorwaarde voor alle materialen hebben een vergelijkbare sinteren temperatuur en gedrag (vanaf de temperatuur van het sinteren, krimp gedrag). Om te voorkomen dat kritieke mechanische stress tijdens het koelen, moet de thermische uitzettingscoëfficiënt van alle materialen ongeveer gelijk11.
De combinatie van materialen met verschillende eigenschappen in één component opent de deur naar componenten met ongekende eigenschappen voor vele toepassingen. Bijvoorbeeld RVS-Zirkonia composieten kunnen worden gebruikt als snijgereedschap, slijtvaste onderdelen, energie en brandstof celbestanddelen of als bipolaire chirurgische instrumenten19,20,21,22, 23,24. Deze onderdelen kunnen worden gerealiseerd door CerAM - T3DP14,15,16,17, ook na de aanpassing van het sinteren gedrag door een speciale frezen proces16.
Keramische gebaseerde VGV een gesorteerde poriëngrootte als dichte en poreuze zirconia combineren zeer goede mechanische eigenschappen in de dichte gebieden met een hoge actieve oppervlak van de poreuze gebieden. Dergelijke onderdelen kan addiditief worden vervaardigd door CerAM - T3DP18.
In deze paper onderzoeken we de AM zirconia componenten met twee verschillende kleuren in één onderdeel door CerAM - T3DP. We kozen voor witte en zwarte zirconia omdat deze combinatie in een keramische component interessant voor sieraden toepassingen is. De vraag van geïndividualiseerde luxegoederen is zeer hoog en nog steeds groeiende. Technologieën die het mogelijk de AM van keramische gebaseerde multi materiële componenten met een hoge resolutie en zeer goede oppervlakte-eigenschappen maken zal toestaan om deze vraag te voldoen. Keramiek zoals zirconia worden bijvoorbeeld gebruikt om producten horloge onderdelen zoals horloge gevallen en randen of voor ringen vanwege de speciale haptics, blik, hardheid en lager gewicht ten opzichte van metalen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<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 >Zirconia black - 2</td>
			<td >ZirPro ColorYZ Black</td>
			<td >Saint Gobain</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Zirconia white - 1</td>
			<td >TZ-3Y-Black</td>
			<td >Tosoh</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Zirconia white - 2</td>
			<td >ZirPro ColorYZ Arctic White</td>
			<td >Saint Gobain</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Equipment</td>
			<td ></td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >laser diffractometer</td>
			<td>Mastersizer 2000</td>
			<td>Malvern Instruments Ltd., United Kingdom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >dissolver</td>
			<td>DISPERMAT CA 20-C</td>
			<td>VMA-Getzmann GmbH, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >rheometer</td>
			<td>Modular Compact Rheometer MCR 302&#160;</td>
			<td>Anton Paar, Graz, Austria</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >micro dispensing system</td>
			<td>MDS 3250</td>
			<td>Vermes, Germany&#160;&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >T3DP-device&#160;</td>
			<td>IKTS-T3DP-device &#34;TRUDE&#34;, in-house development</td>
			<td>Fraunhofer IKTS, not commerzialized</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >profile scanner</td>
			<td>LJ-V7020</td>
			<td>Keyence&#160;&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Slicer 1</td>
			<td>Slic3r</td>
			<td>open source software</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Slicer 2</td>
			<td>Simplify3D</td>
			<td>Simplofy3D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >debinding furnace</td>
			<td>NA120/45</td>
			<td>Nabertherm, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >sintering furnace</td>
			<td>LH 15/12</td>
			<td>Nabertherm, Germany&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >FESEM</td>
			<td>Gemini 982&#160;</td>
			<td>Zeiss, Germany&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multi-material ceramic-based components &#8211; additive manufacturing of black-and-white zirconia components by thermoplastic 3d-printing (ceram - t3dp)

De voordelen van Additive Manufacturing (AM) combineren met de voordelen van functioneel ingedeeld materialen (FGM) voor keramische gebaseerde 4D componenten (drie dimensies voor de meetkunde en een mate van vrijheid omtrent de materiële eigenschappen op elke positie) de Thermoplastische 3D-Printing (CerAM - T3DP) werd ontwikkeld. Het is een directe AM-technologie waarmee de AM multi materiële componenten. Om aan te tonen van de voordelen van deze technologie zwart-witte Zirkonia onderdelen additief werden vervaardigd en co gesinterd gebrek-gratis.
Twee verschillende paren van zwarte en witte Zirkonia poeders werden gebruikt voor het bereiden van verschillende kunststof schorsingen. Juiste verstrekking parameters werden onderzocht voor de vervaardiging van single-materiaal test onderdelen en aangepast voor de additieve vervaardiging van Multi-Color zirconia onderdelen.

Voor de productie van gemeten componenten, zijn alleen poeders van dezelfde fabrikant gecombineerd voor elk onderdeel dat meerdere materiaal. Experimenten met poeders van verschillende fabrikanten in één component zijn nog niet afgerond. Voor dit doel rekening de verschillende shrink tarieven te worden gehouden.
Het resultaat van de meting van de diameter van de gemiddelde deeltjesgrootte (d50) van de zirconia Wit - 1 na de spreiding was 0,37 µm. De fabrikant stelt een werkelijke deeltjesgrootte van 0,04 µm (één orde van grootte minder). De gemiddelde deeltjesgrootte (d50) van de Zirkonia-zwart - 1 is 0,5 µm. Figuur 2 (A) toont de FESEM analyse van de zirconia Wit - 1 en Figuur 2 (B) een FESEM-afbeelding van het oppervlak van een granulaat in detail. Figuur 2 (C) en Figuur 2 (D) tonen hetzelfde voor zirconia zwart - 1. Zowel onbehandeld poeders bestaan uit grote bolvormige korrels (diameter tot 100 µm), hetgeen typisch is voor droge dringende grondstoffen. De FESEM-beelden van de oppervlakken granulaat Toon de primaire deeltjes van de zirconia Wit - 1 (Figuur 2 (B)) en Zirkonia-zwart - 1 (Figuur 2 (D)) met een werkelijke deeltjesgrootte van bijna 0,04 µ m.
De Figuur 2 (E) – 2 (H) tonen de FESEM-beelden van de zirconia wit - 2 en Zirkonia zwart - 2. De gemeten gemiddelde deeltjesgrootte (d50) van de zirconia poeders Zirkonia-wit - 2 en Zirkonia zwart - 2 zijn respectievelijk 0,27 µm en 0,25 µm, waarin de deeltjes aanwezig als bolvormige korrels met een diameter tot 100 µm (Figuur 2 (E) en Figuur 2 (G)). De grootte van de witte poeders primaire deeltjes is minder dan 0.1 µm (Figuur 2 (F)). De zwarte poeders primaire deeltjes zijn maximaal 0,5 µm in diameter (Figuur 2 (H)).
Figuur 3 (A) toont de dynamische viscositeit van de schorsingen op basis van Zirkonia-Wit - 1 en Zirkonia zwart - 1 als een functie van de shear rate en in afhankelijkheid van de temperatuur (85 ° C en 100 ° C). Beide schorsingen Toon een schuintrekken uitdunnen gedrag ongeacht de temperatuur.
Tabel 1 geeft een overzicht van de gemeten viscositeiten voor de schorsingen op verschillende schuintrekken tarieven en voor verschillende temperaturen.
Figuur 3 (B) ziet u de Rheologische werking voor de schorsingen op basis van Zirkonia-wit - 2 en Zirkonia zwart - 2 (85 ° C en 100 ° C). Alle grafieken tonen een schuintrekken uitdunnen van gedrag. Tabel 2 geeft een overzicht van de gemeten viscositeiten voor de schorsingen op verschillende schuintrekken tarieven en voor verschillende temperaturen.
Naast shear rate-gecontroleerde metingen, werden op lange termijn metingen uitgevoerd. Figuur 3 (C) toont het verloop van de dynamische viscositeit tijdens de lange termijn metingen voor alle vier suspensies met een constante schuintrekken snelheid van 10/s meer dan 2 uur. Terwijl de dynamische viscositeit van de witte Zirkonia schorsingen (Zirkonia-Wit - 1 en Zirkonia-wit - 2) bijna constant is (tabel 3), de dynamische viscositeit neiging om licht te dalen van de zwarte zirconia (Zirkonia-zwart - 1 en Zirkonia zwart - 2).
Na de empirische vaststelling van de dosering parameters de vervaardiging van één component, drie dimensionale structuren werd beheersbaar voor elke schorsing. Figuur 4 (A) toont een complexe gesinterd test structuur gebaseerd op de schorsing gemaakt van Zirkonia-Wit - 1 en addiditief vervaardigd door CerAM - T3DP. Dezelfde test structuur addiditief vervaardigd door CerAM - T3DP en de Zirkonia-zwart - 1-schorsing wordt weergegeven in Figuur 4 (B).
Figuur 4 (C) toont de structuur van een gesinterde test gebaseerd op de zirconia schorsingen van de zirconia wit - 2, Figuur 4 (D) de structuur van een gesinterde test gebaseerd op zirconia zwart - 2. Na de productie van de onderdelen van één kleur plaatsvond de vervaardiging van multi kleurcomponenten. De Figuur 4 (D) tot en met 4 (F) Toon Sommige gesinterd Multi-Color zirconia onderdelen additieve productie met behulp van de CerAM - T3DP.
Figuur 5 (A) en (B) van de Figuur 5 Toon FESEM-beelden van de microstructuur van Multi-Color componenten met een duidelijk te onderscheiden interface tussen de twee schorsingen op basis van de zirconia poeders zirconia Wit - 1 (boven) en Zirconia-zwart - 1 (onder).
Een energie-dispersieve x-stralen spectroscopische analyse (EDX) bleek dat in de microstructuur van de gesinterde Zirkonia-zwart - 1 meer aluminiumoxide korst optreedt (figuren 6 (A-C)). Voor de evaluatie van de samenstelling van de en Zirkonia-zwart - 1-microstructuur met name in de donkere gebieden in meer detail verder EDX onderzoek plaatsvond (figuren 6 (D-G)) waaruit bleek de neerslag van aluminiumoxide (Figuur 6 (E) ).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig1.jpg"> Figuur 1: CAD-tekening van gebruikte CerAM - T3DP-apparaat met drie micro verstrekking eenheden en een oppervlakte scanner. <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig2.jpg"> Figuur 2: FESEM-image van gebruikte zirconia granulaten. (A) Zirkonia-Wit - 1 granulaten - overzicht en (B) oppervlak; (C) Zirconia-zwart - 1 granulaten - overzicht en (D) oppervlak; (E) Zirconia-wit - 2 granulaten - overzicht en (F) oppervlak; (G) zirconia zwart - 2 granulaten - overzicht en (H) oppervlak.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig3.jpg"> Figuur 3: Rheologische gedrag van thermoplastisch schorsingen. (A) gebaseerd op de zirconia poeders Zirkonia-Wit - 1 en Zirkonia-zwart - 1; (B) op basis van de zirconia poeders Zirkonia-wit - 2 en Zirkonia zwart - 2; (C) vergelijking van alle vier schorsingen tijdens een langdurige meting bij een constante shear rate van 10/s.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig4.jpg"> Figuur 4: gesinterd single - en multi - anti-material testen structuren additief vervaardigd door T3DP. (A) op basis van Zirkonia-Wit - 1 -schorsing; (B) op basis van Zirkonia-zwart - 1 -schorsing; (C) op basis van Zirkonia-wit - 2 -schorsing; (D) op basis van zirconia zwart - 2 -schorsing; (E) op basis van Zirkonia-Wit - 1 - en Zirkonia-zwart - 1 -schorsing; (F) gebaseerd op Zirkonia-wit - 2- en Zirkonia zwart - 2 - schorsing - frame-achtige structuur en (G) ring-achtige structuur.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig5.jpg"> Figuur 5: FESEM-images. FESEM-beelden van doorsnede op interface tussen gesinterd Zirkonia-Wit - 1 (boven) en Zirkonia-zwart - 1 (onder); -Vlakke interface (A) en (B) met elkaar verweven interface
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig6.jpg"> Figuur 6: Resultaten van EDX metingen op gesinterd Zirkonia-Wit - 1 / Zirkonia-zwart - 1 -interface. (A) overzicht over meting velden 1 + 2 en (D) 3-5; resultaten van de meting (B) veld 1 (C) veld 2, (E) veld 3, (F) veld 4 en (G) veld 5.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig7.jpg"> Figuur 7: massa verandering van de zirconia Wit - 1- en Zirkonia-zwart - 1 -schorsingen tijdens thermische ontleding <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig7large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/57538/57538table1.jpg"> Tabel 1: dynamische viscositeit van thermoplastisch schorsingen op basis van de zirconia poeders Zirkonia-Wit - 1 en Zirkonia zwart - 1. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_01.pdf">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/57538/57538table2.jpg"> Tabel 2: dynamische viscositeit van thermoplastisch schorsingen op basis van de zirconia poeders Zirkonia-wit - 2 en Zirkonia zwart - 2. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_02.pdf">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>
<img alt="Table 3" src="/files/ftp_upload/57538/57538table3.jpg"> Tabel 3: dynamische viscositeit van alle vier schorsingen tijdens de langdurige meting met een constante schuintrekken snelheid van 10/s. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_03.pdf">Klik hier om dit bestand te downloaden.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Multi-material Ceramic-Based Components Ã¢â‚¬â€œ Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing CerAM - T3DP at Jo

Multi-material Ceramic-Based Components ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œ Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing CerAM - T3DP

Multi materiaal keramiek gebaseerde componenten – Additive Manufacturing van zwart-witte Zirconia componenten door thermoplastische 3D-Printing (CerAM - T3DP)

Hier beschrijven we een protocol voor addiditief zwart-witte Zirkonia onderdelen productie door thermoplastische 3D-Printing (CerAM - T3DP) en mede sinteren gebrek-gratis.

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

Deze methode kan helpen om de deur te openen voor keramische componenten voor talud toepassingen zoals keramische reactoren, chirurgie tools, of aangepaste luxe producten. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de positie van een bepaald materiaal selectief gebeurt. En de certificering van sommige materialen gebeurt onafhankelijk van sommige materiaaleigenschappen.We hadden voor het eerst het idee voor deze methode toen we dachten over de aanpassing van onze kennis op het gebied van multi-material benaderingen van additive manufacturing. Om de thermoplastische suspensie te maken, selecteert u eerst de poeders. Additieve vervaardiging van zwart-witte voorwerpen vereist twee poeders.In dit geval zijn de keuzes zirconia black-1 en zirconia wit-1. Die vergelijkbare centrerende temperaturen hebben. Verkrijg veldemissies scannen elektronenmicroscoop beelden van beide poeders te karakteriseren sommige met betrekking tot deeltjesvorm en oppervlakte.Hier is de gemiddelde deeltjesdiameter van de zirconia witte deeltjes ongeveer 4/10 van een micrometer. Zoals gemeten met een laser diffractometer, de zirconia zwarte deeltjes hebben een gemiddelde diameter van 1/2 per micrometer. Ga verder om de suspensies voor te bereiden in een verwarmbare oplosser.Bereid elke suspensie afzonderlijk met de oplosser op 100 graden celsius door het smelten van een mengsel van paraffine en bijenwas. Voordat u verder gaat met het controleren van het vat om te verzekeren dat het smelten is voltooid. Zodra het smelten is voltooid, homogeniseren het polymeer mengsel.Verlaag vervolgens de snelheid van de resolver-schijf. Voeg vervolgens over verschillende stappen langzaam een van de zirconiapoeders toe, zodat het 40% van het mengsel in volume wordt. Na het smelten van de paraffine, bijenwas, en andere chemische componenten, homogeniseren het polymeer mengsel.Verlaag vervolgens de snelheid van de oplosserschijf. Voeg vervolgens over verschillende stappen langzaam een van de zirconiapoeders toe, zodat het 40% van het mengsel in volume wordt. Stop wanneer het poedergehalte 40% in volume is.De streefwaarde voor zowel de zwart-witte suspensies. Roer vervolgens het poederpolymeermengsel gedurende twee uur op 100 graden Celsius. Zorg er na het roeren voor dat het mengsel wordt gehomogeniseerd voordat het voorafgaat.Als ze gemaakt, karakteriseren elke gesmolten suspensie met behulp van een rheometer. Plot de dynamische viscositeit als functie van de schuifsnelheid voor verschillende temperaturen. Deze gegevens zijn voor zirconia black-1, en zirconia wit-1 bij twee verschillende temperaturen.Voor een bepaalde vering en temperatuur, zorg ervoor dat de dynamische viscositeit lager is dan 100 pascal seconden voor een afschuifsnelheid van 10 per seconde. Onder de 20 seconden voor een afschuifsnelheid van 100 per seconde. En minder dan een pascal seconde voor een afschuifpercentage van 5000 per seconde.Verander indien nodig de dynamische viscositeit door de temperatuur te verhogen of polymeermengsel toe te voegen. Begin te werken met een thermoplastisch 3D-printapparaat. Deze tekening toont de apparaten drie micro doseersystemen.Die gelijktijdig of individueel kan werken. Ook afgebeeld is het profiel scanner gebruikt om te helpen karakteriseren van de printkop output. Dit is de thermoplastische 3D printkop zoals deze in het printsysteem verschijnt.Selecteer twee van de dispensers die u wilt gebruiken. Voor zwart-wit additieve productie, voeg de zwarte suspensie aan een dispenser, en de witte suspensie aan de andere. Experimenteer als u klaar bent met het variëren van de depositiefrequentie, de assnelheden en andere parameters voor enkele druppels en druppelkettingen.Gebruik de profielscanner, die een blauwe laser gebruikt om gegevens te verzamelen om de output te karakteriseren. Identificeer doseerparameters zodat de druppels van beide materialen dezelfde kenmerken hebben. Pas de afstand tussen enkele druppels aan om hoogteverschillen voor verschillende materialen te voorkomen.Hier zijn voorbeelden van enkele druppels en druppels kettingen, geproduceerd met verschillende parameters en met behulp van zowel zwart-witte suspensies. Bekijk de uitvoer van een reeks parameters voor vorm, volume en homogeniteit. Na het bepalen van de afdrukparameters, bepaal je het gewenste onderdeel.Gebruik een gegenereerd 3D-model van het onderdeel en sla het modellenbestand op in een additieve productievorm. Wijs in Slicer-software de twee materialen toe aan de verschillende componentgebieden door het bijbehorende microdoseringssysteem toe te wijzen. De G-codes genereren en uploaden naar de printer.Zorg ervoor dat de parameters zijn ingesteld en start de taak. Het afdrukken van dit stuk duurt ongeveer een uur op acht millimeter per seconde. Herstel het monster wanneer het bouwproces is voltooid.Op dit punt is het monster klaar om te debinden. Neem het monster om het voor te bereiden op debinding. Plaats het monster in een grof scherm om poederbed aluminiumoxide voor ondersteuning en temperatuurverdeling.Zet vervolgens het poederbed met het monster in een luchtatmosfeeroven. En stel het verwarmings- en koelprogramma in om een defectvrije hechting te garanderen. Haal het monster op wanneer het op kamertemperatuur is.En ga verder met de volgende stappen. Haal het monster uit het strooipoeder. Verwijder vervolgens voorzichtig strooipoeder met een fijne borstel.Voor een tweede debinding, plaats het monster op aluminiumoxide oven meubilair. Keer terug naar de luchtatmosfeer oven en gebruik een snellere verwarming tarief en dezelfde koelsnelheid voor het monster. Neem na het afkoelen het monster naar een luchtatmosfeer die zich centreren.Centreer het monster op 1, 350 graden Celsius, gedurende twee uur. Dit is het vervaardigde stuk aan het einde van de debinding en centreren stappen, samen met zijn 3D-model. Gebruik een 3D-scanner om component krimp te karakteriseren, die moet ongeveer 20% in elke richting.Voer verdere karakterisering uit op gesneden en gepolijste gedrukte monsters. Dit veld emissies scannen elektronenmicroscopie beeld is van de dwarsdoorsnede op de schare interface tussen gecentreerd zirconia wit-1 en zirconia zwart-1. Verkrijg meer informatie met energieverspreidende x-ray spectroscopische analyse van de twee regio's.Bij het zoeken naar pieken geassocieerd met aluminiumoxide, de resultaten geven aan dat meer aluminiumoxide kruis optreedt in zirconia black-1. Deze meetpunten bevinden zich binnen het zwarte gebied van Zirconia. Hun samenstelling wordt onthuld met energiedispersieve x-ray spectroscopie.De spectra uit deze meer gedetailleerde analyse, toont de zirconia zwarte microstructuur heeft aluminiumoxide neergeslagen. Eenmaal onder de knie, kan deze techniek de manier van ontwerpen en gebruiken van keramische componenten veranderen. Tijdens het gebruik van deze technologie moet je niet vergeten dat het slechts een vormgevingstechnologie is.En de groene lichamen moeten worden gedebindd en gecentreerd om de uiteindelijke keramische eigenschappen te bereiken. Na het bekijken van deze video, moet u een goed begrip voor hoe te combineren, keramische materialen door additieve productie.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Micro 3D Printing Using a Digital Projector and its Application in the Study of Soft Materials Mechanics

Micro 3D Printing Met behulp van een digitale projector en de toepassing ervan in de studie van de Soft Materials Mechanica

Buckling is a classical topic in mechanics. While buckling has long been studied as one of the major structural failure modes1, it has recently drawn new ...

Micro-masonry for 3D Additive Micromanufacturing

Micro-metselwerk voor 3D Additive micromanufacturing

Transfer printing is a method to transfer solid micro/nanoscale materials (herein called &#8216;inks&#8217;) from a substrate where they are generated to ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

Synthese en karakterisering van High c-as ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System en de UV Fotodetector Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Experimental Procedure for Warm Spinning of Cast Aluminum Components

Experimentele procedure voor Warm Spinning van gegoten aluminium onderdelen

High performance, cast aluminum automotive wheels are increasingly being incrementally formed via flow forming/metal spinning at elevated temperatures to ...

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

3D Printing Biomoleculaire modellen voor onderzoek en Pedagogiek

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

High Temperature Fabricage van nanostructuur yttriumoxide-gestabiliseerde Zirconia (YSZ) Steigers door<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon Templating xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

Gesmolten gloeidraad fabricage (FFF) van metaal-keramische onderdelen

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

Additive Manufacturing of Functionally Graded Ceramic Materials by Stereolithography

Additieve vervaardiging van functioneel Graded keramische materialen door Stereolithografie

An additive manufacturing technology is applied to obtain functionally graded ceramic parts. This technology, based on digital light ...

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

Multimodale 3D-printen van Phantoms om biologisch weefsel te simuleren

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

Manufacturing, Control, and Performance Evaluation of a Gecko-Inspired Soft Robot

Productie, controle en prestatie-evaluatie van een gecko-geïnspireerde softrobot

This protocol presents a method for manufacturing, control, and evaluation of the performance of a soft robot that can climb inclined flat surfaces with ...