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

इस परियोजना अनुदान समझौते सं ६७८५०३ के तहत यूरोपीय संघ के क्षितिज २०२० अनुसंधान और नवाचार कार्यक्रम से धन प्राप्त हुआ है ।

<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. 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लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

5000/s करने के लिए उच्च कतरनी दरों पर पिघला हुआ निलंबन के rheological व्यवहार के लक्षण वर्णन के बाद से आवश्यक है इस्तेमाल किया सूक्ष्म वितरण प्रणालियों के भीतर शर्तों के मूल्यांकन (पिस्टन और नोजल चैंबर, पिस्टन के वेग की ज्यामिति) पता चला है कि 5000/एस के कतरनी की दर और उच्च जमाव प्रक्रिया25के दौरान सूक्ष्म वितरण प्रणाली में उत्पंन कर रहे हैं ।
मुद्रण मापदंडों की जांच बहु सामग्री घटकों के निर्माण के लिए मशीन के अंशांकन के साथ सहायता करने के लिए किया जाना चाहिए । सामग्री के गुणों पर मशीन मापदंडों के प्रभाव25में चर्चा की गई है । पैरामीटर मान सीमाएं केवल रोक empirically किया गया है । अनुभव अब तक पता चलता है कि छोटी बूंद श्रृंखला ऊंचाई और चौड़ाई में विचरण 3% से अधिक नहीं होना चाहिए । व्यास मतभेद अप करने के लिए १०० माइक्रोन और ऊंचाई मतभेद अप करने के लिए ५० माइक्रोन मापदंडों पल्स चौड़ाई, छोटी बूंद फ्यूजन फैक्टर (DFF) और बाहर निकालना चौड़ाई (टुकड़ा करने की क्रिया पैरामीटर) द्वारा क्षतिपूर्ति किया जा सकता है.
यह मुद्रण प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है कि विभिंन सामग्रियों की परत ऊंचाइयों एक दूसरे को समायोजित कर रहे है एक बूंदों के बीच की दूरी बदलकर, क्योंकि यह एक परत के भीतर एक असमानता में परिणाम अगर विभिंन सामग्रियों की ऊंचाई कर रहे है मेल नहीं खाती । एक असमान बड़े दोषों और दोषपूर्ण घटकों की ओर जाता है । दो बूंदों और जुड़े अधिक से अधिक ओवरलैप के बीच की दूरी को कम करके, चौड़ाई और छोटी बूंद श्रृंखला की ऊंचाई एकल बूंदों के लगभग लगातार मात्रा के कारण बढ़ जाती है । यह देखा जा सकता है कि छोटी बूंद श्रृंखला चौड़ाई छोटी बूंद श्रृंखला ऊंचाई की तुलना में तेजी से बढ़ जाती है । यह आवश्यक नहीं है और शायद एक बूंदों के रूप में पूरी तरह से आकार गोलार्द्धों का एहसास करने के लिए संभव नहीं है, लेकिन आप फिटिंग वितरण मापदंडों कि छोटी बूंद गठन की एकरूपता एक समरूप गारंटी के लिए बहुत अधिक है निर्धारित करके सुनिश्चित करना है घटकों का निर्माण ।
माप पर ८५ ° c सूक्ष्म वितरण प्रणाली के खिला कारतूस में निलंबन के rheological व्यवहार simulates । । ९० डिग्री सेल्सियस से ऊपर, बांधने की मशीन घटकों के अपघटन शुरू होता है (चित्रा 7) । सभी निलंबन लगभग समान व्यवहार दिखाते हैं । सूक्ष्म वितरण प्रणाली का इस्तेमाल किया नोक तापमान १०० डिग्री सेल्सियस था । इस तापमान कम हो रही है, जबकि नोजल गुजर रहा है, जबकि सस्पेंशन तापमान में वृद्धि की वजह से चिपचिपाहट की वजह से छोटी बूंद गठन को बढ़ावा देता है । क्योंकि इस तापमान अपघटन पर नोक के भीतर निलंबन की कम समय के आवास के महत्वपूर्ण सामग्री व्यवहार को प्रभावित नहीं है ।
बहु रंग घटक sintered लगभग दोष मुक्त हो सकता है, लेकिन सफेद चरण के रंग गुलाबी में बदल zirconia काले-2 और zirconia सफेद-2 पाउडर के लिए । रंग परिवर्तन के लिए कारण sintering के दौरान विभिंन सामग्रियों के बीच प्रसार की प्रक्रिया कर रहे हैं । यह केवल सतह पर एक प्रभाव है और एक पीस कदम से हटाया जा सकता है । लेकिन यह बहुत जटिल संरचनाओं द्वारा बनाई गई प्रौद्योगिकियों के लिए चुनौतीपूर्ण है ।
बहु रंग घटकों के भीतर planar और दो अलग रचनाओं के बीच विकसित बुना सीमा इंटरफेस । इस प्रकार, सामग्री की बूंद बाध्य जमाव की परवाह किए बिना, अलग microstructures की व्यवस्था बहुत ठीक महसूस किया जा सकता है । इसके अलावा, छोटी बूंद आकार दो सामग्री के बीच सीमा इंटरफेस बढ़ाने के लिए शोषण किया जा सकता है । अब तक केवल असतत सामग्री संक्रमण का उत्पादन किया गया है । भविष्य के अनुसंधान भी सामग्री के बीच क्रमिक परिवर्तन के उत्पादन को शामिल कर सकते हैं ।

कार्यात्मक वर्गीकृत सामग्री (खात्मा) microstructure में या सामग्री1में संक्रमण के विषय में गुणों की एक किस्म के साथ सामग्री रहे हैं । ये संक्रमण असतत या निरंतर हो सकता है । विभिन्न प्रकार के खात्मा के लिए जाना जाता है, जैसे सामग्री ढाल के साथ अवयव, वर्गीकृत porosity और साथ ही बहु-रंग के अवयव ।
खात्मा-अवयव एकल पारंपरिक आकार देने प्रौद्योगिकियों द्वारा निर्मित किया जा सकता है2,3,4,5,6,7 या इन प्रौद्योगिकियों के संयोजन के द्वारा, के लिए उदाहरण के लिए, में-मोल्ड लेबलिंग टेप कास्टिंग और इंजेक्शन मोल्डिंग8,9का एक संयोजन के रूप में ।
Additive विनिर्माण (AM) डिजाइन के एक अब तक अभूतपूर्व स्वतंत्रता के साथ घटकों के उत्पादन के लिए अनुमति देता है । यह बहुलक और धातुओं के लिए प्रौद्योगिकी को आकार देने कला का राज्य माना जाता है । पहली चीनी मिट्टी की चीज़ें के प्रसंस्करण के लिए व्यावसायिक प्रक्रियाओं10उपलब्ध हैं, और लगभग सभी ज्ञात हूं प्रौद्योगिकियों प्रयोगशालाओं में चीनी मिट्टी की चीज़ें के लिए उपयोग किया जाता है दुनिया भर में11,12,13।
के लाभों के साथ हूं गठबंधन के लाभ के लिए सिरेमिक आधारित 4d घटक (ज्यामिति के लिए तीन आयामों और प्रत्येक स्थिति में सामग्री संपत्तियों के विषय में स्वतंत्रता के एक डिग्री) थर्माप्लास्टिक 3d मुद्रण (CerAM-T3DP) पर विकसित किया गया है Fraunhofer IKTS ड्रेसडेन, जर्मनी में, के रूप में एक प्रत्यक्ष प्रौद्योगिकी हूं । यह बहु सामग्री के घटक14,15,16,17के एएम की अनुमति देता है । CerAM-T3DP कण भरा थर्माप्लास्टिक सस्पेंशन की एकल बूंदों के चयनात्मक जमाव पर आधारित है । एकाधिक खुराक प्रणालियों का उपयोग करके, अलग थर्माप्लास्टिक सस्पेंशन परत द्वारा एक दूसरे परत के बगल में जमा किया जा सकता है थोक सामग्री के रूप में के रूप में अच्छी तरह से निर्मित हरी घटक के भीतर संपत्ति ढाल18उत्पादन । के विपरीत अप्रत्यक्ष प्रक्रियाओं, जिसमें पहले जमा सामग्री पूरी परत पर चुनिंदा जमना, CerAM-T3DP प्रक्रिया किसी भी गैर को हटाने के अतिरिक्त प्रयास की आवश्यकता नहीं है, अगले सामग्री के जमाव से पहले जम सामग्री, यह बहु सामग्री घटकों के एएम के लिए और अधिक उपयुक्त बनाना ।
यद्यपि CerAM-T3DP प्रक्रिया का उपयोग कर रहा हूं की अनुमति देता है का खात्मा और अभूतपूर्व गुणों के साथ सिरेमिक आधारित घटकों के बोध, वहां के लिए कर रहा हूं प्रक्रिया के बाद आवश्यक थर्मल उपचार के बारे में काबू पाने के लिए चुनौतियां हैं, में आदेश प्राप्त करने के लिए एक बहु सामग्री समग्र । विशेष रूप से, मिश्रित सामग्री में युग्मित चूर्ण को सफलतापूर्वक सह-sintered की आवश्यकता होती है, जिसके लिए घटकों का sintering समान तापमान और वायुमंडल में किया जाना है । इसलिए, यह सभी सामग्री के लिए एक शर्त के लिए एक तुलनीय sintering तापमान और व्यवहार है (sintering, संकोचन व्यवहार के तापमान शुरू) । आदेश में ठंडा करने के दौरान महत्वपूर्ण यांत्रिक तनाव से बचने के लिए, सभी सामग्रियों के थर्मल विस्तार के गुणांक लगभग11के बराबर हो गया है ।
एक घटक में विभिंन गुणों के साथ सामग्री का संयोजन कई गुना अनुप्रयोगों के लिए अभूतपूर्व गुणों के साथ घटकों के लिए दरवाजे खोलता है । जैसे स्टेनलेस स्टील-zirconia कंपोजिट काटने के उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, प्रतिरोधी घटकों, ऊर्जा पहनते हैं, और ईंधन सेल घटकों या द्विध्रुवी शल्य चिकित्सा उपकरण के रूप में19,20,21,22, २३,२४. इस तरह के घटक CerAM द्वारा महसूस किया जासकता है-T3DP14,15,16,17, भी, एक विशेष मिलिंग प्रक्रिया16द्वारा sintering व्यवहार के समायोजन के बाद.
घने और छिद्रित zirconia जैसे वर्गीकृत porosity के साथ सिरेमिक-आधारित खात्मा असुरक्षित क्षेत्रों की उच्च सक्रिय सतह वाले घने क्षेत्रों में बहुत अच्छा यांत्रिक गुणों को संयोजित करता है । इस तरह के घटकों के additives द्वारा निर्मित किया जा सकता है CerAM-T3DP18।
इस पत्र में, हम CerAM-T3DP द्वारा एक घटक में दो अलग रंग के साथ zirconia घटकों के एएम की जांच । हम सफेद और काले zirconia चुना है क्योंकि एक चीनी मिट्टी के घटक में इस संयोजन गहने अनुप्रयोगों के लिए दिलचस्प है । व्यक्तिगत लक्जरी वस्तुओं की मांग बहुत अधिक है और अभी भी बढ़ रहा है । प्रौद्योगिकियों जो एक उच्च संकल्प और बहुत अच्छा सतह संपत्तियों के साथ सिरेमिक आधारित बहु सामग्री घटकों के AM की अनुमति के लिए इस मांग को संतुष्ट करने की अनुमति होगी । zirconia की तरह चीनी मिट्टी की चीज़ें उदाहरण के लिए उपयोग कर रहे है देखने के मामलों और bezels या क्योंकि विशेष haptics, नज़र, कठोरता और कम वजन धातुओं की तुलना में के छल्ले के लिए घड़ी की तरह घटकों का उत्पादन ।

<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)

के लिए Additive विनिर्माण के लाभों का मिश्रण (हूं) कार्यात्मक वर्गीकृत सामग्री के लाभों के साथ () सिरेमिक आधारित 4d अवयव (तीन आयामों के लिए ज्यामिति और प्रत्येक स्थिति में सामग्री संपत्तियों के विषय में स्वतंत्रता के एक डिग्री) थर्माप्लास्टिक 3डी प्रिंटिंग (CerAM-T3DP) विकसित की गई । यह एक सीधा हूं प्रौद्योगिकी जो बहु सामग्री घटकों के am की अनुमति देता है । इस प्रौद्योगिकी के लाभों को प्रदर्शित करने के लिए काले और सफेद zirconia घटकों के additives निर्मित और सह sintered दोष मुक्त थे ।
विभिन्न थर्माप्लास्टिक के सस्पेंशन को तैयार करने के लिए ब्लैक एंड वाइट zirconia पाउडर की दो अलग जोड़ियों का इस्तेमाल किया गया । उचित वितरण मानकों एकल सामग्री परीक्षण घटकों का निर्माण और बहु रंग zirconia घटकों के additive विनिर्माण के लिए समायोजित करने के लिए जांच की गई ।

मापा घटकों के उत्पादन के लिए, केवल एक ही निर्माता के पाउडर प्रत्येक बहु-सामग्री घटक के लिए संयुक्त किया गया है । एक घटक में विभिंन विनिर्माण के चूर्ण के साथ प्रयोग अभी भी चल रहे हैं । इस प्रयोजन के लिए, अलग हटना दरों पर विचार किया जाना है ।
फैलाव के बाद zirconia सफेद-1 के औसत कण व्यास (d50) का मापन परिणाम ०.३७ µm था. निर्माता ०.०४ µm (परिमाण कम के एक आदेश) के एक वास्तविक कण आकार राज्यों । zirconia black-1 का औसत कण आकार (d50) ०.५ µm है । चित्रा 2 (क) zirconia सफेद-1 और चित्रा 2 के FESEM विश्लेषण से पता चलता है ( ख) विस्तार में एक दानेदार की सतह की एक FESEM-छवि। चित्रा 2 (ग) और चित्रा 2 (D) zirconia काले-1के लिए एक ही दिखाओ । दोनों अनुपचारित पाउडर बड़े गोलाकार granules (१०० µm तक व्यास) जो सूखी दबाने कच्चे माल के लिए विशिष्ट है से मिलकर बनता है । FESEM-दानेदार सतहों की छवियां zirconia सफेद-1 (चित्रा 2 (ख)) और zirconia काले-1 (चित्रा 2 ( घ)) के प्राथमिक कणों लगभग ०.०४ µ के एक वास्तविक कण आकार के साथ दिखा एम.
चित्रा 2 (ई) – 2 (एच) zirconia व्हाइट-2 और zirconia काले-2की FESEM-छवियां दिखाते हैं । मापा औसत कण आकार (d50) zirconia चूर्ण zirconia सफेद-2 और zirconia काले-2 ०.२७ µm और ०.२५ µm, क्रमशः, कणों १०० µm (चित्रा 2 तक व्यास के साथ गोलाकार granules के रूप में उपस्थित हैं जिसमें (ङ) और चित्रा 2 (छ)) । सफेद पाउडर प्राथमिक कणों का आकार ०.१ µm (चित्रा 2 (एफ)) के नीचे है । ब्लैक पाउडर प्राथमिक कणों व्यास में ०.५ µm करने के लिए कर रहे हैं (चित्रा 2 (एच)).
चित्रा 3 (एक) कतरनी दर के एक समारोह के रूप में और तापमान (८५ डिग्री सेल्सियस और १०० डिग्री सेल्सियस) की निर्भरता में zirconia सफेद-1 और zirconia काले-1 के आधार पर निलंबन के गतिशील चिपचिपापन से पता चलता है । दोनों निलंबन तापमान की परवाह किए बिना एक कतरनी thinning व्यवहार दिखाते हैं ।
तालिका 1 विभिंन कतरनी दरों पर और विभिंन तापमानों के लिए निलंबन के मापा viscosities संक्षेप ।
चित्रा 3 (ख) zirconia white-2 और zirconia ब्लैक-2 (८५ ° c और १०० ° c) के आधार पर निलंबन के rheological व्यवहार को दर्शाता है । सभी रेखांकन एक कतरनी thinning व्यवहार दिखाते हैं । 2 टेबल अलग कतरनी दरों पर और विभिंन तापमान के लिए निलंबन के मापा viscosities संक्षेप ।
कतरनी दर नियंत्रित माप के अलावा, दीर्घकालिक माप बाहर किए गए थे । चित्रा 3 (ग) पर 2 एच 10 के एक निरंतर कतरनी दर पर सभी चार निलंबन के लिए दीर्घकालिक माप के दौरान गतिशील चिपचिपापन के पाठ्यक्रम से पता चलता है/ जबकि व्हाइट zirconia सस्पेंशन (zirconia white-1 और zirconia white-2) के गतिशील चिपचिपापन लगभग स्थिर (तालिका 3) है, गतिशील चिपचिपापन काले zirconia के थोड़ा कम करने के लिए जाता है (zirconia काले-1 और zirconia काले-2) ।
खुराक पैरामीटर एक घटक के निर्माण के अनुभवजंय निर्धारण के बाद, तीन आयामी संरचनाओं प्रत्येक निलंबन के लिए प्रबंधनीय बन गया. चित्र 4 (a) zirconia white-1 और CerAM-T3DP द्वारा निर्मित किए गए निलंबन के आधार पर एक जटिल sintered परीक्षण संरचना दिखाता है । एक ही परीक्षण संरचना additives द्वारा निर्मित CerAM-T3DP और zirconia black-1-निलंबन चित्रा 4 (ख)में दिखाया गया है ।
चित्र 4 (ग) zirconia ब्लैक-2के आधार पर zirconia व्हाइट-2, चित्रा 4 (D) एक sintered परीक्षण संरचना के zirconia निलंबन के आधार पर एक sintered परीक्षण संरचना दिखाता है । एकल रंग घटकों के निर्माण के बाद बहु रंग घटकों के निर्माण के लिए जगह ले ली । चित्रा 4 (घ) से 4 (च) कुछ sintered बहु रंग zirconia अवयव additive विनिर्माण CerAM-T3DP का उपयोग कर दिखाते हैं ।
चित्रा 5 (क) और चित्रा 5 (ख) zirconia चूर्ण के आधार पर दो निलंबन के बीच एक स्पष्ट रूप से अलग अंतरफलक के साथ बहु रंग घटकों के microstructure की FESEM-छवियों को दिखाने zirconia सफेद-1 (ऊपर) और zirconia काले-1 (नीचे) ।
एक ऊर्जा फैलाने वाले एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण (EDX) से पता चला कि sintered zirconia के microstructure में काले-1 अधिक एल्यूमिना पपड़ी होती है (आंकड़े 6 (A-C)) । और zirconia काले-1-microstructure की संरचना का मूल्यांकन करने के लिए विशेष रूप से अधिक विस्तार में अंधेरे क्षेत्रों में आगे EDX जांच हुई (आंकड़े 6 (डी जी)) जो एल्यूमिना के वर्षण दिखाया (चित्रा 6 (ई) ).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig1.jpg"> चित्रा 1: सीएडी-प्रयुक्त CerAM की ड्राइंग- T3DP-तीन सूक्ष्म वितरण इकाइयों और एक सतह स्कैनर के साथ युक्ति । <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig1large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig2.jpg"> चित्र 2: FESEM-प्रयुक्त zirconia दानेदार की छवि । (क) zirconia सफेद-1 दानेदार-अवलोकन और (ख) सतह; (ग) zirconia काले-1 दानेदार-अवलोकन और (D) सतह; (ङ) zirconia सफेद-2 दानेदार-अवलोकन और (च) सतह; (छ) zirconia काले-2 दानेदार-अवलोकन और (एच) सतह ।
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig3.jpg"> चित्रा 3: थर्माप्लास्टिक निलंबन के Rheological व्यवहार । (क) zirconia चूर्ण पर आधारित zirconia सफेद-1 और zirconia काले-1; (ख) zirconia चूर्ण पर आधारित zirconia सफेद-2 और zirconia काले-2; (ग) 10/एस के एक निरंतर कतरनी दर पर एक दीर्घकालिक माप के दौरान सभी चार निलंबन की तुलना ।
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig4.jpg"> चित्रा 4: Sintered एकल और बहु-सामग्री परीक्षण संरचनाओं additives द्वारा निर्मित T3DP । (A) zirconia white-1 -निलंबन के आधार पर; (ख) zirconia काले-1 -निलंबन के आधार पर; (ग) zirconia white-2 -निलंबन के आधार पर; (D) zirconia काले-2 -निलंबन के आधार पर; (ङ) zirconia श्वेत-1 -और zirconia काले-1 -निलंबन के आधार पर; (च) zirconia सफेद-2-और zirconia काले-2 -निलंबन-फ्रेम की तरह संरचना और (जी) अंगूठी की तरह संरचना पर आधारित है ।
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig5.jpg"> चित्रा 5: FESEM-छवियां । FESEM-sintered zirconia सफेद-1 (ऊपर) और zirconia काले-1 (नीचे) के बीच इंटरफेस पर क्रॉस सेक्शन की छवियां; (क) planar इंटरफेस और (ख) बुना इंटरफेस
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig6.jpg"> चित्रा 6: sintered zirconia सफेद-1 / zirconia काले-1 -अंतरफलक पर EDX माप के परिणाम । (A) माप फ़ील्ड्स के बारे में ओवरव्यू 1 + 2 और (D) 3-5; मापन (B) फ़ील्ड 1, (C) फ़ील्ड 2, (E) फ़ील्ड 3, (F) फ़ील्ड 4 और (G) फ़ील्ड 5 के परिणाम ।
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig7.jpg"> चित्रा 7: zirconia सफेद के सामूहिक परिवर्तन-1-और zirconia काले-1 -निलंबन के दौरान थर्मल अपघटन <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig7large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/57538/57538table1.jpg"> तालिका 1: zirconia चूर्ण zirconia सफेद-1 और zirconia काले-1के आधार पर थर्माप्लास्टिक सस्पेंशन का डायनेमिक चिपचिपापन । <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_01.pdf">कृपया यहां क्लिक करें इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए ।</a>
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/57538/57538table2.jpg"> तालिका 2: zirconia चूर्ण zirconia सफेद-2 और zirconia काले-2के आधार पर थर्माप्लास्टिक सस्पेंशन का डायनेमिक चिपचिपापन । <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_02.pdf">कृपया यहां क्लिक करें इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए ।</a>
<img alt="Table 3" src="/files/ftp_upload/57538/57538table3.jpg"> तालिका 3:10/s की एक निरंतर कतरनी दर पर दीर्घकालिक माप के दौरान सभी चार निलंबन के गतिशील चिपचिपापन । <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_03.pdf">कृपया यहां क्लिक करें इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए ।</a>

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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

बहु-सामग्री सिरेमिक आधारित घटक – थर्माप्लास्टिक 3d मुद्रण द्वारा काले और सफेद Zirconia घटकों के Additive विनिर्माण (CerAM-T3DP)

यहां हम थर्माप्लास्टिक 3d प्रिंटिंग (CerAM-T3DP) और सह-sintering दोष-मुक्त करके काले और सफेद zirconia घटकों को additive के निर्माण के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं ।

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

यह विधि सिरेमिक घटकों के लिए कई गुना अनुप्रयोगों जैसे सिरेमिक रिएक्टरों, सर्जरी उपकरण, या अनुकूलित लक्जरी उत्पादों के लिए दरवाजा खोलने में मदद कर सकती है। इस तकनीक का मुख्य लाभ यह है कि कुछ सामग्री की स्थिति चुनिंदा रूप से होती है। और कुछ सामग्री का प्रमाणीकरण कुछ सामग्री गुणों से स्वतंत्र रूप से होता है।हम पहली बार इस विधि के लिए विचार किया था जब हम योजक विनिर्माण के लिए बहु सामग्री दृष्टिकोण के क्षेत्र में हमारे ज्ञान के अनुकूलन के बारे में सोचा । थर्मोप्लास्टिक सस्पेंशन बनाने के लिए सबसे पहले पाउडर का चयन करें। काले और सफेद वस्तुओं के योजक निर्माण के लिए दो पाउडर की आवश्यकता होती है।इस मामले में, विकल्प जिरकोनिया ब्लैक-1 और जिरकोनिया व्हाइट-1 हैं। जिनमें तुलनीय केंद्रित तापमान होता है। कण आकार और सतह क्षेत्र के संबंध में कुछ विशेषता के लिए दोनों पाउडर के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों को स्कैन करने वाले क्षेत्र उत्सर्जन प्राप्त करें।यहां जिरकोनिया सफेद कणों का औसत कण व्यास एक माइक्रोमीटर का लगभग 4/10 है । जैसा कि लेजर डिफ्रैक्टोमीटर के साथ मापा जाता है, जिरकोनिया काले कणों का औसत व्यास 1/2 एक माइक्रोमीटर होता है। एक गर्म भंग में निलंबन तैयार करने के लिए आगे बढ़ें।पैराफिन और ेक्सवैक्स के मिश्रण को पिघलाकर 100 डिग्री सेल्सियस पर घुलने वाले के साथ प्रत्येक निलंबन को अलग से तैयार करें। जारी रखने से पहले पोत की जांच करने के लिए बीमा है कि पिघलने पूरा हो गया है । एक बार पिघलने के बाद पूरा हो जाने के बाद, बहुलक मिश्रण को समरूप बना दें।इसके बाद, रवेसर डिस्क की गति को कम करें। फिर, कई चरणों में, धीरे-धीरे जिरकोनिया पाउडर में से एक जोड़ें, इसलिए यह मात्रा से मिश्रण का 40% हो जाता है। पैराफिन, ेक्सवैक्स और अन्य रासायनिक घटकों को पिघलाने के बाद, बहुलक मिश्रण को समरूप करें।इसके बाद भंग डिस्क की गति को कम करें। फिर, कई चरणों में, धीरे-धीरे जिरकोनिया पाउडर में से एक जोड़ें, इसलिए यह मात्रा से मिश्रण का 40% हो जाता है। जब पाउडर की मात्रा 40% हो तो बंद हो जाए।काले और सफेद दोनों निलंबन के लिए लक्ष्य मूल्य। फिर, पाउडर बहुलक मिश्रण को 100 डिग्री सेल्सियस पर दो घंटे तक हिलाएं। सरगर्मी के बाद, सुनिश्चित करें कि मिश्रण को पूर्ववर्ती से पहले समरूप किया गया है।जैसा कि उन्होंने बनाया है, एक रियोमीटर का उपयोग करके प्रत्येक पिघला हुआ निलंबन की विशेषता है। विभिन्न तापमान के लिए कतरनी दर के एक समारोह के रूप में गतिशील चिपचिपाहट प्लॉट। ये आंकड़े जिरकोनिया ब्लैक-1 और जिरकोनिया व्हाइट-1 के लिए दो अलग-अलग तापमान पर हैं।दिए गए निलंबन और तापमान के लिए, सुनिश्चित करें कि गतिशील चिपचिपाहट 10 प्रति सेकंड की कतरनी दर के लिए 100 पास्कल सेकंड से नीचे है। १०० प्रति सेकंड की कतरनी दर के लिए 20 पास्कल सेकंड से नीचे । और ५० प्रति सेकंड की कतरनी दर के लिए एक पास्कल सेकंड से नीचे ।यदि आवश्यक हो, तो तापमान में वृद्धि या बहुलक मिश्रण जोड़कर गतिशील चिपचिपाहट को बदल दें। थर्मोप्लास्टिक 3डी प्रिंटिंग डिवाइस के साथ काम करना शुरू करें। इस ड्राइंग में उपकरणों को तीन माइक्रो डिस्पेंसिंग सिस्टम दर्शाया गया है।जो एक साथ या व्यक्तिगत रूप से काम कर सकता है। यह भी चित्रित प्रोफाइल स्कैनर प्रिंटहेड आउटपुट की विशेषता में मदद करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है। यह थर्मोप्लास्टिक 3डी प्रिंटहेड है क्योंकि यह प्रिंटिंग सिस्टम में दिखाई देता है।उपयोग करने के लिए दो डिस्पेंसर का चयन करें। ब्लैक एंड व्हाइट एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए, ब्लैक सस्पेंशन को एक डिस्पेंसर में जोड़ें, और दूसरे में सफेद निलंबन। जब तैयार हो, तो जमाव आवृत्ति, धुरी की गति और एकल बूंदों और बूंदों की श्रृंखला के लिए अन्य मापदंडों को अलग करके प्रयोग करें।प्रोफ़ाइल स्कैनर, जो उत्पादन की विशेषता के लिए डेटा इकट्ठा करने के लिए एक नीले लेजर का उपयोग करता है रोजगार । वितरण मापदंडों की पहचान करें ताकि दोनों सामग्रियों की बूंदों में एक ही विशेषताएं हों। विभिन्न सामग्रियों के लिए ऊंचाइयों में अंतर से बचने के लिए एकल बूंदों के बीच की दूरी को समायोजित करें।यहां एक बूंदों और बूंदों की श्रृंखला के उदाहरण दिए गए हैं, जो विभिन्न मापदंडों के साथ उत्पादित होते हैं और काले और सफेद निलंबन दोनों का उपयोग करते हैं। आकार, मात्रा और एकरूपता के लिए मापदंडों की एक श्रृंखला के उत्पादन की समीक्षा करें। प्रिंट मापदंडों का निर्धारण करने के बाद, वांछित भाग पर निर्णय लें।भाग के एक उत्पन्न 3D मॉडल का उपयोग करें, और एक योजक विनिर्माण प्रारूप में मॉडल फ़ाइल को बचाने के लिए। स्लाइसर सॉफ्टवेयर में, संबंधित माइक्रो डिस्पेंसिंग सिस्टम आवंटित करके दो सामग्रियों को विभिन्न घटक क्षेत्रों में आवंटित करें। प्रिंटर पर जी कोड जेनरेट करें और अपलोड करें।सुनिश्चित करें कि पैरामीटर सेट किए जाएं और काम शुरू करें। इस टुकड़े को प्रिंट करने में आठ मिलीमीटर प्रति सेकंड के बारे में एक घंटे का समय लगेगा । भवन निर्माण प्रक्रिया पूरी होने पर नमूने को ठीक करें।इस बिंदु पर, नमूना डिबइंडिंग के लिए तैयार है। इसका डिबइंडिंग के लिए तैयार करने के लिए सैंपल लें। समर्थन और तापमान वितरण के लिए एल्यूमिना पाउडर बिस्तर के लिए एक मोटे स्क्रीन में नमूना रखें।इसके बाद, एक हवा वातावरण भट्ठी में नमूने के साथ पाउडर बिस्तर डाल दिया। और एक दोष मुक्त संबंध सुनिश्चित करने के लिए हीटिंग और कूलिंग कार्यक्रम सेट करें। जब यह कमरे के तापमान पर हो तो नमूना पुनः प्राप्त करें।और अगले कदम के साथ जारी है। बिस्तर पाउडर से नमूना निकालें। फिर, किसी भी बिस्तर पाउडर को ठीक ब्रश से ध्यान से हटा दें।एक दूसरे debinding के लिए, एल्यूमिना भट्ठा फर्नीचर पर नमूना जगह है। हवा के वायुमंडल ओवन पर लौटें और नमूने के लिए अधिक तेजी से हीटिंग दर और समान शीतलन दर का उपयोग करें। ठंडा होने के बाद, नमूना को एक हवा के वातावरण में केंद्रित भट्टी में ले जाएं।दो घंटे के लिए 1, 350 डिग्री सेल्सियस पर नमूना केंद्र। यह अपने 3 डी मॉडल के साथ-साथ डिबाइंडिंग और सेंटरिंग स्टेप्स के अंत में निर्मित टुकड़ा है। घटक सिकुड़न की विशेषता के लिए 3डी स्कैनर का उपयोग करें, जो प्रत्येक दिशा में लगभग 20% होना चाहिए।कट और पॉलिश मुद्रित नमूनों पर आगे लक्षण वर्णन करते हैं। इस क्षेत्र उत्सर्जन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवि केंद्रित जिरकोनिया सफेद-1 और जिरकोनिया ब्लैक-1 के बीच प्लानर इंटरफेस पर क्रॉस सेक्शन का है। दोनों क्षेत्रों के ऊर्जा फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण के साथ अधिक जानकारी प्राप्त करें।एल्यूमिना से जुड़े चोटियों की खोज करने पर, परिणाम इंगित करते हैं कि जिरकोनिया ब्लैक-1 में अधिक एल्यूमिना क्रॉस होता है। ये माप बिंदु जिरकोनिया काले क्षेत्र के भीतर हैं। उनकी संरचना ऊर्जा फैलाव एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ पता चला है।इस अधिक विस्तृत विश्लेषण से स्पेक्ट्रा, जिरकोनिया काले माइक्रोस्ट्रक्चर से पता चलता है एल्यूमिना उपजी है । एक बार महारत हासिल होने के बाद, यह तकनीक सिरेमिक घटकों को डिजाइन और उपयोग करने का तरीका बदल सकती है। इस तकनीक का उपयोग करते समय आपको याद रखना होगा कि यह केवल एक आकार देने वाली तकनीक है।और हरे शरीर को डिबाइंड किया जाना चाहिए और अंतिम सिरेमिक गुणों को प्राप्त करने के लिए केंद्रित होना चाहिए। इस वीडियो को देखने के बाद, आपको एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग द्वारा सिरेमिक सामग्री को कैसे मिलाया जाए, इसके लिए आपको अच्छी समझ होनी चाहिए।

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

माइक्रो 3D नरम सामग्री यांत्रिकी के अध्ययन में एक डिजिटल प्रोजेक्टर और उसके आवेदन का उपयोग मुद्रण

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

3 डी Additive Micromanufacturing के लिए माइक्रो चिनाई

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

संश्लेषण और प्लाज्मा द्वारा उच्च सी अक्ष जेडएनओ पतली फिल्म की विशेषता रासायनिक वाष्प जमाव प्रणाली और इसके यूवी Photodetector आवेदन बढ़ी

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

कास्ट एल्यूमीनियम घटक के गर्म कताई के लिए प्रायोगिक प्रक्रिया

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

अनुसंधान और अध्यापन के लिए Biomolecular मॉडल के 3 डी प्रिंटिंग

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

द्वारा Nanostructured yttria स्थिर-YSZ (zirconia) scaffolds के उच्च तापमान निर्माण<em&gt; सीटू</em&gt; कार्बन 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

धातु-सिरेमिक घटकों के जुड़े रेशा निर्माण (FFF)

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

Stereolithography द्वारा कार्यात्मक वर्गीकृत सिरेमिक सामग्री के Additive विनिर्माण

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

जैविक ऊतक अनुकरण करने के लिए फैंटम की मल्टीमॉडल 3 डी प्रिंटिंग

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

एक छिपकली से प्रेरित सॉफ्ट रोबोट का विनिर्माण, नियंत्रण और प्रदर्शन मूल्यांकन

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