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

Dette prosjektet har mottatt finansiering fra EUs horisonten 2020 forskning og innovasjon programmet under Grant avtalen ingen 678503.

1. termoplastisk suspensjon for CerAM - T3DP
<ol><li>Utvalg av pulver<ol>
<li>For utarbeidelsen av de svarte termoplastisk suspensjoner bruke svart zirconia pulver zirconia svart - 1 og zirconia svart - 2.
</li>
		<li>For utarbeidelsen av de hvite termoplastisk suspensjoner bruke zirconia hvit - 1 og zirconia hvit - 2. Merk: Produsenten av zirconia svart - 2 bruker pigmenter (4,2 wt.-%) for farging av zirconia og sier også at begge pulver har samme sintring atferd. I tillegg høy andel av alumina (20.43 wt.-%) bidrar til den hvite fargen på zirconia hvit - 2. Den pulver zirconia svart - 1 og zirconia hvit - 1 har en annen sammensetning og krever derfor en annen sintring temperaturen for fullstendig densification. I motsetning til zirconia hvit - 1består zirconia svart - 1 minst 5 wt.-% pigmenter. Den anbefalte sintring temperaturen er 1400 ° C for zirconia svart - 1 og 1350 ° C i zirconia hvit - 1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Karakterisere pulver om form, areal og partikkel størrelsesDistribusjon. Merk: Electron skanning mikroskopi bilder har blitt brukt til å beskrive form av partikler. Partikkel størrelsesDistribusjon av utnyttet pulver ble målt ved en laser Diffraksjon metode (laser diffractometer). Målene for bestemte overflaten egenskapene til de brukte pulver er gitt av produksjon.</li>
	<li>For utarbeidelse av ulike zirconia suspensjoner smelte en blanding av parafin og bivoks ved en temperatur på 100 ° C i en Oppvarmbar dissolver og homogenize polymer blandingen.<ol>
<li>Deretter Legg pulveret i flere trinn til et pulver innhold av 40 vol.%.</li>
		<li>Homogenize pulver-polymer-blandingen ved røring 2 h på 100 ° C. Kontroller at alle suspensjoner har samme pulver innhold (40 vol.%).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Karakteristikk av suspensjoner<ol>
<li>Kjennetegner reologiske virkemåten til smeltet suspensjon bruker en rheometer for skjær priser mellom 0-5000/s for forskjellige temperaturer mellom 85 ° C og 110 ° C. Merk: Vi brukt en rheometer fra 25 ° c. 200 ° c med en plate/plate måle system (25 mm diameter). Dreiemoment ble målt og dynamisk viskositet ble beregnet.</li>
		<li>Tegne på dynamisk viskositet som funksjon av skjær rate og pass på at dynamisk viskositet er under 100 Pa·s for en skjær rate på 10/s, under 20 Pa·s for en skjær hastighet på 100/s og under 1 Pa·s for en skjær rate på 5000/s eller øke den temperaturen innenfor det tillatte området.</li>
		<li>Endre suspensjon sammensetning ved å legge polymer blanding hvis den dynamisk viskositeten er for høyt for en temperatur på 110 ° C.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. produksjon av enkelt- og multi-materiale komponenter av CerAM - T3DP
<ol><li>Brukte enheter Figur 1 viser en CAD-tegning av den brukte CerAM - T3DP-enhet med en profil skanner og tre forskjellige mikro dispensing systemer, som kan jobbe samtidig eller vekselvis. Bruke to av dem til å lage svart-hvitt-komponenter.<ol>
<li>Angi avsetning av dråpene til en frekvens 100/s og aksene å gå med en maksimal hastighet på 20 mm/s.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Undersøkelse av avsetning parametere Undersøke påvirkning av avsetning parametere (jobber fart av dispensering mikroanlegget temperaturer på suspensjon reservoaret og munnstykke; hastighet av aksen) i den resulterende dråper (figur, volum, homogenitet) eller slippverktøy egenskaper kjeder (figur, volum, homogenitet).<ol>
<li>Variere parameterne avsettelse og innskudd enkelt dråper som slippverktøy kjeder med forskjellige frekvenser og akser hastigheter for deponering. Merk: Påvirkning av parameterne dispenser på egenskapene til materialet har vært diskutert før25. Parameteren verdien grenser har bare blitt bestemt empirisk.</li>
		<li>Kontroller at at variansen i slippverktøy kjede høyden og bredden ikke må overstige 3%. Variere det parametere pulsbredde, slippverktøy fusion faktor (d-VIPPEN) og ekstrudering bredde (kutting parameter) å kompensere diameter forskjeller opp til 100 mikron og høyde forskjeller opp til 50 mikron. Merk: Det er ikke nødvendig og sannsynligvis ikke mulig å realisere perfekt formet halvkuler som enkelt dråper, men du må sørge for at homogenitet av slippverktøy dannelsen er svært høy garantere en homogen bygning komponentene.</li>
		<li>Gjenta dette trinnet med ulike opprinnelige parametere å finne et parameter sett som gir mest homogen slippverktøy figuren med hensyn til slippverktøy diameter, bredde og høyde.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Produksjon av enkelt-materiale test komponenter<ol>
<li>Bruk en generert 3D modell av den ønskede delen, og lagre filen som STL eller AMF-filformatet.</li>
		<li>Bruke et kutting program (f.eks Slicerstil 1 eller Slicerstil 2) til å generere den tilsvarende G-koden. Angi egenskaper for slippverktøy figuren i trinn 2.2.</li>
		<li>Last opp G-koden og fylle de prosessen parameterne av CerAM - T3DP-enhet. Satt av CerAM - T3DP-enhet for parameterne fikk i trinn 2.2 som svarer til slippverktøy figuren til sliceren. Start programvaren for enheten for å starte jobben bygningen. Merk: Det er gunstig å produsere visse testprøvene før bygge den ønskede delen eller bruker nye suspensjoner.</li>
	</ol>
</li>
	<li>CerAM - T3DP multi-materiale komponenter<ol>
<li>Utfør trinn 2.2 for hvert materiale involvert.</li>
		<li>Velg dispensering parametere for begge materialene som har omtrent samme slippverktøy egenskaper.</li>
		<li>Justere lag høydene ved å endre avstanden mellom enkelt dråpene og resulterende overlappingen å unngå forskjeller i høyder for forskjellige materialer, som kan resultere i store feil og defekte komponenter. Merk: Ved å redusere avstanden mellom to dråper og tilknyttede større overlappingen, bredden og høyden av slippverktøy kjeden øker på grunn av nesten konstant antall enkelt dråpene. Det kan være observert at slippverktøy kjeden bredden øker raskere enn slippverktøy kjeden høyden.</li>
		<li>Bruk en generert 3D modell av den ønskede delen, og lagre filen som AMF-filer. Hvis sliceren kan flere komponent områder også lagres i STL-filformat.</li>
		<li>For å skrive ut multi-materiale komponenter, tilordne tilsvarende komponenten områder til det tilknyttede materialet i kutting programvaren ved å tildele en tilsvarende dispensering mikrosystem for hvert materiale.</li>
		<li>Generere G-kodene for hvert materiale ved hjelp av slicer-programvaren.</li>
		<li>Last opp G-koden og fylle de prosessen parameterne av CerAM - T3DP-enhet. Satt av CerAM - T3DP-enhet for parameterne fikk i trinn 2.2 som svarer til slippverktøy figuren til sliceren. Start programvaren for enheten for å starte jobben bygningen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Co-Debinding og co sintring av enkelt - og Multi - anti-Material komponenter
<ol><li>Debind grønn prøvene i separate fremgangsmåten.<ol>
<li>Først, ta prøvene i løs bulk coarse-grained alumina pulver (pulver bed) strukturelt støtte prøver også å sikre en homogen temperatur distribusjon og å fremme fjerning av dokumentordneren ved kapillære krefter.</li>
		<li>Utføre en debinding med en rate svært lav varme i en ovn (debinding ovnen) under luft-atmosfære opptil 270 ° C. Angi oppvarming hastigheten til 4 K/t for å sikre en defekt-free debinding.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Etter dette første debinding trinnet nøye fjerne sengetøy pulver for eksempel med en fin børste. Sett prøvene på alumina ovn møbler.</li>
	<li>Bruke andre debinding trinnet under luft-atmosfære opptil 900 ° C (12 K/h) i samme ovn. Merk: Alle gjenværende organisk bindemiddel materialer ble termisk fjernet, mens i på samme trinn en pre sintring zirconia partikler ble igangsatt for å muliggjøre påfølgende overføring av prøvene til en sintring ovn.</li>
	<li>Endelig sinter prøvene under luft-atmosfære ved 1350 ° C (180 K/h) 2 h i et egnet ovn (sintring ovn). Karakterisere svinn av komponentene av lengdemåling i tre dimensjoner, og kontroller at det er ca 20% for hver retning.</li>
</ol>4. karakterisering av enkelt - og Multi - anti-Material komponenter
<ol><li>Skjær prøvene riktig og polerer overflaten ved hjelp ceramographic metoder.</li>
	<li>Bruke undersøkelser på mikrostrukturen ved hjelp av feltet utslipp Scanning elektronmikroskop (FESEM).</li>
	<li>Visuelt inspisere porøsitet av to faser og på grensen grensesnittet av brukte materialer. For å få en mer detaljert resultatet utføre en grensesnitt-analyse, f.eks ved FESEM og påfølgende bildet analyse for å undersøke porøsitet innenfor de sintered mikrostrukturen. Den målrettet porøsitet er under 1%. Hvis porøsitet er for høy, variere deponering parameteren stiger (2.2) og/eller regimet av termisk behandling (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>

Forfatterne ikke avsløre.

Karakterisering av reologiske virkemåten til smeltet suspensjon på høy skjæring priser til 5000/s er nødvendig siden vurdering av betingelsene i brukte mikro dispensing systemer (geometri av stempelet og munnstykke kammer, hastighet av stempelet) avslørte at skjær priser på 5000/s og høyere genereres i mikro dispensing systemet under deponering prosessen25.
Etterforskningen av utskriftsparametrene bør gjøres for å hjelpe med kalibrering av dispenser for produksjon av multi-materiale komponenter. Påvirkning av parameterne dispenser på egenskapene til materialet har vært diskutert i25. Parameteren verdien grenser har bare vært determent empirisk. Erfaring viser så langt at variansen i slippverktøy kjeden høyden og bredden ikke må overstige 3%. Diameter forskjeller opp til 100 mikron og høyde forskjeller til 50 mikron kan kompenseres av parametere pulsbredde, slippverktøy fusion faktor (d-VIPPEN) og ekstrudering bredde (kutting parameteren).
Det er viktig for utskriftsprosessen at lag høydene av forskjellige materialer justeres til hverandre ved å endre avstanden mellom de enkelt dråpene, siden det ville resultere i en ujevnheter i et lag hvis høydene av forskjellige materialer ikke passer. En ujevnheter fører til store feil og defekte komponenter. Ved å redusere avstanden mellom to dråper og tilknyttede større overlappingen, bredden og høyden av slippverktøy kjeden øker på grunn av nesten konstant antall enkelt dråpene. Det kan være observert at slippverktøy kjeden bredden øker raskere enn slippverktøy kjeden høyden. Det er ikke nødvendig og sannsynligvis ikke mulig å realisere perfekt formet halvkuler som enkelt dråper, men du må kontrollere at ved å bestemme montering dispensing parametere at homogenitet av slippverktøy dannelsen er svært høy garantere en homogen byggingen av komponentene.
Målingen på 85 ° C simulerer reologiske virkemåten til suspensjoner i fôring patronen av dispensering mikroanlegget. Over 90 ° C begynner nedbryting av bindemiddel komponentene (figur 7). Alle suspensjoner viser nesten tilsvarende oppførsel. Brukte munnstykke temperaturen av dispensering mikroanlegget var 100 ° C. Denne temperaturen fremmer slippverktøy dannelsen på grunn av lav viskositet skyldes økende suspensjoner temperaturen mens bestått munnstykket. På grunn av korte holdetiden hjuloppheng i munnstykket ved denne temperaturen påvirker nedbryting ikke den materielle problemet betydelig.
Multi-farge komponentene kan være sintret nesten feilfrie, men for de zirconia svart - 2 og zirconia hvit - 2 pulver fargen på den hvite fasen omgjort til rosa. Årsaken for fargeendring er diffusjon prosesser mellom forskjellige materialer under sintring. Dette er bare en effekt på overflaten kan fjernes med en sliping trinnet. Men dette er svært utfordrende for komplekse strukturer laget av AM teknologier.
I multi-farge komponentene plan og sammenvevde grensen grensesnitt utviklet mellom de to forskjellige komposisjonene. Dermed uansett slipp-bundet avsetning av materialet, kan arrangement av de forskjellige microstructures realiseres meget presist. Videre kan slippverktøy figuren utnyttes for å øke grensen grensesnittet mellom to materialer. Så langt er bare diskret materiale overganger produsert. Fremtidig forskning kan også innebære produksjon av gradvise endringene mellom materialer.

Gradert materiale (FGM) er funksjonelt materialer med en rekke egenskaper om overganger i mikrostrukturen eller den materielle1. Disse overganger kan være diskret eller kontinuerlig. Ulike typer FGM er kjent, som komponenter med materiale graderinger, gradert porøsitet samt flerfargede komponenter.
FGM-komponenter kan produseres av enkel konvensjonelle forme teknologier2,3,4,5,6,7 eller en kombinasjon av disse teknologiene, for eksempel ved-mold merking som en kombinasjon av tape støping og injeksjon molding8,9.
Additive industrien (AM) tillater for produksjon av komponenter med en hittil enestående handlingsfrihet design. Dette regnes toppmoderne forme teknologien for polymerer og metaller. Første kommersielle prosesser for behandling av keramikk er tilgjengelig10, og nesten alle kjente AM teknologi brukes for av keramikk i laboratorier over hele verden11,12,13.
Hvis du vil kombinere fordelene med AM med fordelene av Kjønnslemlestelse keramisk-basert 4D komponenter (tre dimensjoner for geometri og en grad av frihet om materielle egenskapene på hver posisjon) termoplastisk 3D-utskrift (CerAM - T3DP) har blitt utviklet ved Fraunhofer IKTS i Dresden, Tyskland, som en direkte AM-teknologi. Dette gjør AM multi-materiale komponenter14,15,16,17. CerAM - T3DP er basert på selektiv avsetning av enkelt dråper av partikkel fylt termoplastisk suspensjoner. Ved å benytte flere dosering systemer, ulike termoplastisk suspensjoner kan settes ved siden av hverandre lagvis å produsere bulk materiale og egenskapen graderinger i additively produserte grønne komponenter18. I motsetning til indirekte AM prosesser, som tidligere avsatt materialer stivne selektivt over hele laget, av CerAM - krever T3DP prosessen ikke den ekstra innsatsen for å fjerne ikke-befestet materiale før deponering av neste materialet, gjør det mer egnet for AM multi-materiale komponenter.
Selv om bruk av CerAM - T3DP prosess kan AM av Kjønnslemlestelse og realisering av keramikk-baserte komponenter med enestående egenskaper, det er utfordringer å overvinne om nødvendig termisk behandling etter AM prosessen, for å få en Multi-materiale sammensatt. Spesielt må de sammenkoblede pulver i komposittmateriale være vellykket co sintret, som sintring komponentene må utføres ved samme temperatur og atmosfære. Derfor er det en forutsetning for alle materialer å ha en sammenlignbare sintring temperaturen og atferd (starter temperaturen sintring, krymping virkemåte). For å unngå kritiske mekanisk stress under nedkjøling, må koeffisient av termisk ekspansjon av alle materialer være omtrent lik11.
Kombinasjonen av materialer med ulike egenskaper i én komponent åpner døren til komponenter med enestående egenskaper for mange programmer. Eksempel rustfritt stål-zirconia kompositter kan brukes som skjærende verktøy, slitesterkt komponenter, energi og brenselcelle komponenter eller bipolar kirurgiske verktøy19,20,21,22, 23,24. Slike komponenter kan bli realisert av CerAM - T3DP14,15,16,17, også, etter justering av sintring virkemåten av en spesiell fresing prosessen16.
Keramisk-basert FGM med en gradert porøsitet som tett og porøs zirconia kombinere svært gode mekaniske egenskaper i tette områder med høy aktiv overflate av porøse områder. Slik som komponentene kan produseres additively av CerAM - T3DP18.
I dette papiret undersøke vi AM zirconia komponenter med to forskjellige farger i én komponent av CerAM - T3DP. Vi valgte hvite og svarte zirconia fordi denne kombinasjonen i en keramisk komponenten er interessant for smykker programmer. Etterspørselen av individualisert luksusvarer er svært høy og fortsatt økende. Teknologi som tillater AM keramisk-basert multi-materiale komponenter med en høy oppløsning og svært god overflateegenskaper vil tillate for å tilfredsstille dette behovet. Keramikk som zirconia brukes for eksempel til å produsere se komponenter som ur tilfeller og rammer eller for ringene på grunn av den spesielle haptics, blikk, hardhet og lavere vekt sammenlignet med metaller.

<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)

Kombinere fordelene av additiv produksjon (AM) med fordelene av funksjonelt gradert materiale (FGM) til keramisk-basert 4D komponenter (tre dimensjoner for geometri og en grad av frihet om materielle egenskapene på hver posisjon) den Termoplastisk 3D-utskrift (CerAM - T3DP) ble utviklet. Det er en direkte AM-teknologi som lar AM multi-materiale komponenter. Å demonstrere fordelene av denne teknologien svart-hvitt zirconia komponenter ble additively produsert og co sintret defekt-free.
To forskjellige par svarthvite zirconia pulver ble brukt til å forberede ulike termoplastisk suspensjoner. Aktuelle dispensering parametere ble undersøkt for å produsere én-materiale test komponenter og justert for additiv produksjon av multi-farge zirconia komponenter.

For produksjon av målt komponenter, har bare pulver av samme produsent vært kombinert for hver multi-materiale komponent. Eksperimenter med pulver av ulike produserer i én komponent er fortsatt pågår. For dette formålet må ulike krympe priser vurderes.
Måling resultatet av gjennomsnittlig partikkel diameter (d50) zirconia hvit - 1 etter spredning var 0.37 µm. Produsenten sier en faktisk partikkelstørrelse på 0.04 µm (en størrelsesorden mindre). Gjennomsnittlig partikkelstørrelse (d50) på zirconia svart - 1 er 0,5 µm. figur 2 (A) viser FESEM analyse av zirconia hvit - 1 og figur 2 (B) en FESEM-bilde av overflaten av en granulate i detalj. Figur 2 (C) og figur 2 (D) viser det samme for zirconia svart - 1. Begge ubehandlet pulver består av store sfærisk granulater (diameter opp til 100 µm) som er typisk for tørr trykke råvarer. FESEM-bilder av granulate overflater viser primære partikler av zirconia hvit - 1 (figur 2 (B)) og zirconia svart - 1 (figur 2 (D)) med en faktisk partikkelstørrelse på nesten 0.04 µ m.
Figur 2 (E) - 2 (H) viser de FESEM-bildene av zirconia hvit - 2 og zirconia svart - 2. De målte gjennomsnittlig partikkelstørrelser (d50) zirconia pulver zirconia hvit - 2 og zirconia svart - 2 er 0,27 µm og 0,25 µm, henholdsvis, der partikler er sfærisk granulater med diameter opp til 100 µm (figur 2 (E) og figur 2 (G)). Størrelsen på hvitt pulver primære partiklene er under 0,1 µm (figur 2 (F)). Svart pulver primære partiklene er opptil 0,5 µm i diameter (figur 2 (H)).
Figur 3 (A) viser den dynamiske viskositeten av suspensjoner basert på zirconia hvit - 1 og zirconia svart - 1 som en funksjon av skjær rate og avhengighet av temperaturen (85 ° C og 100 ° C). Begge suspensjoner viser et skjær tynning atferd uavhengig temperaturen.
Tabell 1 oppsummerer den målte viskositet hjuloppheng på ulike skjær priser og forskjellige temperaturer.
Figur 3 (B) viser reologiske virkemåten til suspensjoner basert på zirconia hvit - 2 og zirconia svart - 2 (85 ° C og 100 ° C). Alle grafene viser et skjær tynning atferd. Tabell 2 oppsummerer den målte viskositet hjuloppheng på ulike skjær priser og forskjellige temperaturer.
I tillegg til skjær rate-kontrollerte mål, ble langsiktige mål utført. Figur 3 (C) viser kurset for dynamisk viskositet i de langsiktige målene for alle fire suspensjoner frekvensen konstant skjær av 10/s over 2 timer. Mens den dynamiske viskositeten av hvite zirconia suspensjoner (zirconia hvit - 1 og zirconia hvit - 2) er nesten konstant (tabell 3), dynamisk viskositet tendens til å redusere noe av den svarte zirconia (zirconia svart - 1 og zirconia svart - 2).
Etter empirisk fastsettelse av parameterne dosering produksjon av enkelt komponent, tre-dimensjonale strukturer ble overkommelig for hver suspensjon. Figur 4 (A) viser en kompleks sintered test struktur basert på suspensjon av zirconia hvit - 1 og additively produsert av CerAM - T3DP. Den samme testen strukturen additively produsert av CerAM - T3DP og zirconia svart - 1-suspensjon er vist i Figur 4 (B).
Figur 4 (C) viser en sintered test struktur basert på zirconia suspensjoner av den zirconia hvit - 2, Figur 4 (D) en sintered test struktur basert på zirconia svart - 2. Etter produksjonen av én farge komponentene fant produksjon av flere fargekomponenter sted. Figur 4 (D) til 4 (F) viser noen sintret multi-farge zirconia komponenter additiv produksjon ved hjelp av CerAM - T3DP.
Figur 5 (A) og figur 5 (B) vise FESEM-bilder av mikrostruktur multi-farge komponenter med klart kan skilles grensesnitt mellom de to suspensjoner basert på zirconia pulver zirconia hvit - 1 (øverst) og zirconia svart - 1 (nederst).
En energi-dispersiv X-ray spectroscopic analyse (EDX) viste at mikrostrukturen sintered zirconia svart - 1 mer alumina skorpe oppstår (tall 6 (- vekselstrøm)). Evaluere sammensetningen av den og zirkonia svart - 1-mikrostruktur spesielt i mørke områder i mer detalj videre EDX undersøkelser fant sted (tall 6 (D-G)) som viste nedbør av alumina (figur 6 (E) ).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig1.jpg"> Figur 1: CAD-tegning av CerAM brukt - T3DP-enhet med tre mikro dispensering enheter og en overflate skanneren. <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig2.jpg"> Figur 2: FESEM-bilde av brukte zirconia granulater. (A) zirconia hvit - 1 granulater - oversikt og (B) overflate; (C) zirconia svart - 1 granulater - oversikt og (D) overflate; (E) zirconia hvit - 2 granulater - oversikt og (F) overflate; (G) zirconia svart - 2 granulater - oversikt og (H) overflate.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig3.jpg"> Figur 3: reologiske virkemåten til termoplastisk suspensjoner. (A) basert på zirconia pulver zirconia hvit - 1 og zirconia svart - 1; (B) basert på zirconia pulver zirconia hvit - 2 og zirconia svart - 2; (C) sammenligning av alle fire suspensjoner under et langsiktig mål på konstant skråstille rate på 10/s.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig4.jpg"> Figur 4: Sintered enkelt - og multi - anti-Material teste strukturer additively produsert av T3DP. (A) basert på zirconia hvit - 1 -suspensjon; (B) basert på zirconia svart - 1 -suspensjon; (C) basert på zirconia hvit - 2 -suspensjon; (D) basert på zirconia svart - 2 -suspensjon; (E) basert på zirconia hvit - 1 - og zirconia svart - 1 -suspensjon; (F) basert på zirconia hvit - 2- og zirconia svart - 2 - oppheng - ramme-lignende struktur og (G) ring-lignende struktur.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig5.jpg"> Figur 5: FESEM-bilder. FESEM-bilder av tverrsnitt på grensesnittet mellom sintered zirconia hvit - 1 (øverst) og zirconia svart - 1 (nederst); (A) planar grensesnitt og (B) innvevd grensesnitt
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig6.jpg"> Figur 6: Resultatene av EDX målinger på sintered zirconia hvit - 1 / zirconia svart - 1 -grensesnitt. (A) oversikt om måling felt 1 + 2 og (D) 3-5; resultatene av måling (B) felt 1, (C) feltet 2, (E) feltet 3, (F) feltet 4 og (G) feltet 5.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57538/57538fig7.jpg"> Figur 7: masse endre zirconia hvit - 1 - og zirconia svart - 1 -suspensjon under termisk spaltning <a href="/files/ftp_upload/57538/57538fig7large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/57538/57538table1.jpg"> Tabell 1: dynamisk viskositet av termoplastisk suspensjoner basert på zirconia pulver zirconia hvit - 1 og zirconia svart - 1. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_01.pdf">Klikk her for å laste ned denne filen.</a>
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/57538/57538table2.jpg"> Tabell 2: dynamisk viskositet av termoplastisk suspensjoner basert på zirconia pulver zirconia hvit - 2 og zirconia svart - 2. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_02.pdf">Klikk her for å laste ned denne filen.</a>
<img alt="Table 3" src="/files/ftp_upload/57538/57538table3.jpg"> Tabell 3: dynamisk viskositet av alle fire suspensjoner under langsiktige målet med en konstant skjær rate på 10/s. <a href="/files/ftp_upload/57538/Table_03.pdf">Klikk her for å laste ned denne filen.</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-materiale keramiske-baserte komponenter-additiv produksjon av svart-hvitt Zirconia komponenter av termoplastisk 3D-utskrift (CerAM - T3DP)

Her beskriver vi en protokoll for additively produksjon svart-hvitt zirconia komponenter av termoplastisk 3D-utskrift (CerAM - T3DP) og co sintring defekt-free.

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

Denne metoden kan bidra til å åpne døren for keramiske komponenter til mangfoldige applikasjoner som keramiske reaktorer, kirurgi verktøy, eller tilpassede luksusprodukter. Den største fordelen med denne teknikken er at posisjonen til noe materiale skjer selektivt. Og sertifisering av noe materiale skjer uavhengig av noen materielle egenskaper.Vi hadde først ideen til denne metoden da vi tenkte på tilpasning av vår kunnskap innen multi-material tilnærminger til additiv produksjon. For å gjøre termoplastisk suspensjon, først velge pulver. Additiv produksjon av svarte og hvite gjenstander krever to pulver.I dette tilfellet er valgene zirkonia svart-1 og zirkonia hvit-1. Som har sammenlignbare sentreringstemperaturer. Få feltutslipp skanning elektron mikroskop bilder av begge pulver for å karakterisere noen med hensyn til partikkelform og overflateareal.Her er den gjennomsnittlige partikkeldiameteren til zirkoniahvite partikler omtrent 4/10 av et mikrometer. Målt med et laserdiffraktometer har zirkoniasvarte partikler en gjennomsnittlig diameter på 1/2 et mikrometer. Gå videre for å forberede suspensjonene i en varmebar oppløser.Forbered hver suspensjon separat med oppløsningsvæsken ved 100 grader celsius ved å smelte en blanding av parafin og bivoks. Før du fortsetter, kontroller fartøyet for å forsikre deg om at smeltingen er fullført. Når smeltingen er fullført, homogenisere polymerblandingen.Deretter reduserer du hastigheten på resolver-platen. Deretter, over flere trinn, legg sakte til et av zirkoniapulverene, så det blir 40% av blandingen etter volum. Etter smelting av parafin, bivoks og andre kjemiske komponenter, homogenisere polymerblandingen.Reduser deretter hastigheten på oppløseren plate. Deretter, over flere trinn, legg sakte til et av zirkoniapulverene, så det blir 40% av blandingen etter volum. Stopp når pulverinnholdet er 40 % i volum.Målverdien for både svart-hvitt suspensjoner. Rør deretter pulverpolymerblandingen i to timer ved 100 grader celsius. Etter omrøring må du sørge for at blandingen er homogenisert før foregående.Som de opprettet, karakterisere hver smeltet suspensjon ved hjelp av en reometer. Plott den dynamiske viskositeten som en funksjon av skjærhastigheten for forskjellige temperaturer. Disse dataene er for zirkonia svart-1, og zirkonia hvit-1 ved to forskjellige temperaturer.For en gitt suspensjon og temperatur må du kontrollere at den dynamiske viskositeten er under 100 pascal sekunder for en skjærhastighet på 10 per sekund. Under 20 pascal sekunder for en skjærhastighet på 100 per sekund. Og under ett pascal sekund for en skjærrate på 5000 per sekund.Endre om nødvendig dynamisk viskositet ved å øke temperaturen eller tilsette polymerblanding. Begynn å arbeide med en termoplastisk 3D-utskriftsenhet. Denne tegningen viser enhetene tre mikrodispenseringssystemer.Som kan fungere samtidig eller individuelt. Også avbildet er profilen skanneren som brukes til å karakterisere utskrifthodeutgangen. Dette er det termoplastiske 3D-skrivehodet slik det vises i utskriftssystemet.Velg to av dispenserne som skal brukes. For produksjon av svart og hvitt additiv, tilsett den svarte suspensjonen til den ene dispenseren, og den hvite suspensjonen til den andre. Når du er klar, eksperimenterer du ved å variere avsetningsfrekvensen, aksehastighetene og andre parametere for enkeltdråper og dråpekjeder.Bruk profilskanneren, som bruker en blå laser til å samle inn data for å karakterisere utgangen. Identifiser dispenseringsparametere slik at dråpene til begge materialene har de samme egenskapene. Juster avstanden mellom enkeltdråper for å unngå forskjeller i høydene for forskjellige materialer.Her er eksempler på enkeltdråper og dråper kjeder, produsert med ulike parametere og ved hjelp av både svart-hvitt suspensjoner. Se gjennom utgangen av en rekke parametere for form, volum og homogenitet. Etter å ha bestemt utskriftsparametrene, bestemme den ønskede delen.Bruk en generert 3D-modell av delen, og lagre modellfilen i et tilsetningsstoff produksjonsformat. I Slicer-programvaren tilordner du de to materialene til de ulike komponentområdene ved å tildele det tilsvarende mikrodispenseringssystemet. Generer og last opp G-kodene til skriveren.Kontroller at parameterne er angitt, og start jobben. Utskrift av dette stykket vil ta omtrent en time på åtte millimeter per sekund. Gjenopprett prøven når byggeprosessen er fullført.På dette punktet er prøven klar for debinding. Ta prøven for å forberede den for debinding. Plasser prøven i en grov skjerm til aluminapulverseng for støtte og temperaturfordeling.Deretter legger du pulversengen med prøven i en luftatmosfæreovn. Og sett varme- og kjøleprogrammet for å sikre en defektfri binding. Hent prøven når den er ved romtemperatur.Og fortsett med de neste trinnene. Fjern prøven fra sengetøypulveret. Fjern deretter forsiktig ethvert sengetøypulver med en fin børste.For en annen debinding, plasser prøven på alumina ovn møbler. Gå tilbake til luftatmosfæren og bruk en raskere varmehastighet og samme kjølehastighet for prøven. Etter avkjøling, ta prøven til en luftatmosfære sentrerer ovn.Sentrer prøven ved 1, 350 grader celsius, i to timer. Dette er det produserte stykket på slutten av debinding og sentrering trinn, sammen med sin 3D-modell. Bruk en 3D-skanner til å karakterisere komponentkrymping, som bør være ca 20% i hver retning.Utfør ytterligere karakterisering på utsknittede og polerte trykte prøver. Dette feltet utslipp skanning elektron mikroskopi bildet er av tverrsnittet på høvelgrensesnittet mellom sentrert zirkonia hvit-1 og zirkonia svart-1. Få mer informasjon med energidispergeriv røntgenspektroskopisk analyse av de to regionene.På jakt etter topper forbundet med alumina, indikerer resultatene at mer aluminakors forekommer i zirkonia svart-1. Disse målepunktene er innenfor zirkonia svart region. Deres sammensetning er avslørt med energidispergeriv røntgenspektroskopi.Spektra fra denne mer detaljerte analysen, viser zirkonia svart mikrostruktur har alumina utfelt. Når mestret, denne teknikken kan endre måten å designe og bruke keramiske komponenter. Mens du bruker denne teknologien må du huske at det bare er en formteknologi.Og de grønne kroppene må være debinded og sentrert for å oppnå de endelige keramiske egenskapene. Etter å ha sett denne videoen, bør du ha en god forståelse for hvordan du kombinerer, keramiske materialer ved additiv produksjon.

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 Ved hjelp av en digital projektor og dens anvendelse i studiet av myke materialer Mechanics

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-mur for 3D Additiv 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

Syntese og karakterisering av høy c-aksen ZnO Thin Film etter Plasma Enhanced Chemical Vapor Nedfall System og dens UV Fotodetektor 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

Eksperimentell Prosedyre for Warm Spinning av støpt aluminium komponenter

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-utskrift av biomolekylære Modeller for forskning og pedagogikk

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

Høy temperatur Fremstilling av nanostrukturert yttriumoksidstabilisert-zirkonia (YSZ) Stillas etter<em&gt; In Situ</em&gt; Carbon templatmateriale xerogeler

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

Smeltet Filament fabrikasjon (FFF) av metall keramisk komponenter

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

Additive industrien funksjonelt gradert keramiske materialer av stereolitografi

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

Multimodal 3D-utskrift av fantomer for å simulere biologisk vev

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

Evaluering av en gekko-inspirert myk robot for produksjon, kontroll og ytelse

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