Name: fused filament fabrication (fff) of metal-ceramic components
Uploaded: 2019-01-11T12:30:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components at JoVE.com

هذا المشروع تلقت تمويلاً من الاتحاد الأوروبي في أفق 2020 البحث وبرنامج الابتكار بموجب اتفاق منحة رقم 678503.

<ol>
	<li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ISO/ASTM 52900:2015(en): manufacturing - General principles - Terminology. , (2015).</li><li>Lakshminarayan, U., Orgrydiziak, S., Marcus, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+laser+sintering+of+ceramic+materials.">Selective laser sintering of ceramic materials.</a> Proceedings of Solid Free-Form Symposium. , 16-26 (1990).</li><li>Lauder, A., Cima, M. J., Sachs, E., Fan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three+dimensional+printing:+Surface+finish+and+microstructure+of+rapid+prototyped+components.">Three dimensional printing: Surface finish and microstructure of rapid prototyped components.</a> Materials Research Society Symposium Proceedings. 249, 331-336 (1992).</li><li>Chartier, T., Badev, A., Somiya, S. <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 2nd ed. , (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+material.">Additive Manufacturing of ceramic-based material.</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>Felzmann, R., Gruber, S., Mitteramskogler, G., Tesavibul, P., Boccaccini, A. R., Liska, R., Stampfl, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lithography-based+additive+manufacturing+of+cellular+ceramic+structures.">Lithography-based additive manufacturing of cellular ceramic structures.</a> Advanced Engineering Materials. 14, 1052-1058 (2012).</li><li>Fischer, U. K., 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=Lichth&#228;rtende+Keramikschlicker+f&#252;r+die+stereolithographische+Herstellung+von+hochfesten+Keramiken.+(light+curing+ceramic+suspensions+for+stereolithography+of+high-strength+ceramics).">Lichth&#228;rtende Keramikschlicker f&#252;r die stereolithographische Herstellung von hochfesten Keramiken. (light curing ceramic suspensions for stereolithography of high-strength ceramics).</a> European patent. , (2012).</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>. France's 3DCeram partners with Japanese firm Sinto to expand ceramic 3D printing in Asia and US Available from: <a target="_blank" href="https://www.3ders.org/articles/20171006-frances-3dceram-partners-with-japanese-firm-sinto-to-expand-ceramic-3d-printing-in-asia-and-us.html">https://www.3ders.org/articles/20171006-frances-3dceram-partners-with-japanese-firm-sinto-to-expand-ceramic-3d-printing-in-asia-and-us.html</a> (2017)</li><li>Scheithauer, U., 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=CerAMfacturing+-+Development+of+ceramic+and+multi-material+components+by+additive+manufacturing+methods+for+personalized+medical+products.">CerAMfacturing - Development of ceramic and multi-material components by additive manufacturing methods for personalized medical products.</a> 3D printing in Medicine. 2 (1), (2017).</li><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>Scheithauer, U., 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=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> Materials. 10 (12), 1368 (2017).</li><li>Moritz, T., 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=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>Scheithauer, U., Schwarzer, E., 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+ceramic+heat+exchanger+-+Opportunities+and+limits+of+the+Lithography-based+Ceramic+Manufacturing+(LCM).">Additive Manufacturing of ceramic heat exchanger - Opportunities and limits of the Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM).</a> Journal of Materials Engineering And Performance: Design, Process, Characterization, Evaluation. 27 (1), 14-20 (2018).</li><li>Schwarzer, E., G&#246;tz, M., Markova, D., Stafford, D., Scheithauer, U., 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=Lithography-based+ceramic+manufacturing+(LCM)+-+Viscosity+and+cleaning+as+two+quality+influencing+steps+in+the+process+chain+of+printing+green+parts.">Lithography-based ceramic manufacturing (LCM) - Viscosity and cleaning as two quality influencing steps in the process chain of printing green parts.</a> Journal of the European Ceramic Society. 37 (16), 5329-5338 (2017).</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> Journal of Applied Ceramic Technology. 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> Journal of Materials Research. 29 (17), 1931-1940 (2014).</li><li>Scheithauer, U., 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+Metal-Ceramic-Composites+by+Thermoplastic+3D-Printing.">Additive Manufacturing of Metal-Ceramic-Composites by Thermoplastic 3D-Printing.</a> Journal of Ceramic Science and Technology. 06 (02), 125-132 (2015).</li><li>Agarwala, M. K., Bourell, D. L., Beamen, J. J., Marcus, H. L., Crawford, R. H., Barlow, J. W., 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=Filament+Feed+Materials+for+Fused+Deposition+Processing+of+Ceramics+and+Metals.">Filament Feed Materials for Fused Deposition Processing of Ceramics and Metals.</a> Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. 7, (1996).</li><li>Kukla, C., Herranz, G., Ferrari, B., Cabrera, J. M., 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=Fused+Filament+Fabrication+(FFF)+of+PIM+Feedstocks.">Fused Filament Fabrication (FFF) of PIM Feedstocks.</a> Actas del VI Congreso Nacional de Pulvimetalurgia y I Congreso Iberoamericano de Pulvimetalurgia 2017, 1st ed. , 1-6 (2017).</li><li>Agarwala, M. K., 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=Structural+Ceramics+by+Fused+Deposition+of+Ceramics.">Structural Ceramics by Fused Deposition of Ceramics.</a> Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. , (1995).</li><li>Agarwala, M. K., Bourell, D. L., Beamen, J. J., Marcus, H. L., Crawford, R. H., Barlow, J. W., 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=Fused+Deposition+of+Ceramics+and+Metals:+An+Overview.">Fused Deposition of Ceramics and Metals: An Overview.</a> Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. , (1996).</li><li>Onagoruwa, S., Bose, S., Bandyopadhyay, A., Bourell, D. L., Beaman, J. J., Crawford, R. H., Marcus, H. L., Wood, K. L., Barlow, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fused+Deposition+of+Ceramics+(FDC)+and+Composites.">Fused Deposition of Ceramics (FDC) and Composites.</a> Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium. , (2001).</li><li>McNulty, T. F., Shanefield, D. J., Danforth, S. C., Safari, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dispersion+of+Lead+Zirconate+Titanate+for+Fused+Deposition+of+Ceramics.">Dispersion of Lead Zirconate Titanate for Fused Deposition of Ceramics.</a> Journal of the American Ceramic Society. 82 (7), 1757-1760 (1999).</li><li>Mutsuddy, B. C., Ford, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ceramic injection moulding. , (1995).</li><li>Edirisinghe, M. J., Evans, J. R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compounding+Ceramic+Powders+Prior+to+Injection+Moulding.">Compounding Ceramic Powders Prior to Injection Moulding.</a> Proceedings of the British Ceramic Society. 38, 67-80 (1986).</li><li>Suri, P., 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=Effect+of+mixing+on+the+rheology+and+particle+characteristics+of+tungsten-based+powder+injection+molding+feedstock.">Effect of mixing on the rheology and particle characteristics of tungsten-based powder injection molding feedstock.</a> Materials Science and Engineering: A. 356, 337-344 (2003).</li><li>Venkataraman, 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=Mechanical+and+Rheological+Properties+of+Feedstock+Material+for+Fused+Deposition+of+Ceramics+and+Metals+(FDC+and+FDMet)+and+their+Relationship+to+Process+Performance.">Mechanical and Rheological Properties of Feedstock Material for Fused Deposition of Ceramics and Metals (FDC and FDMet) and their Relationship to Process Performance.</a> Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium 1999. , 9-11 (1999).</li><li>Scheithauer, U., 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=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. 27 (1), 44-51 (2017).</li><li>Weingarten, S., 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=Multi-material+Ceramic-Based+Components+-+Additive+Manufacturing+of+black-and-white+Zirconia+Components+by+Thermoplastic+3D-Printing+(T3DP).">Multi-material Ceramic-Based Components - Additive Manufacturing of black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (T3DP).</a> Journal of Visual Experiments. , (2018).</li></ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

الزركونيا والفولاذ المقاوم للصدأ المستخدمة هنا مناسبة جداً للمشترك تلبد مكونات معدنية السيراميك بسبب التجارة قابلة للمقارنة، وتلبد درجة الحرارة وتلبد جو. يمكن تعديل سلوك تلبد في الزركونيا والمواد الخام الفولاذ المقاوم للصدأ بمعاملة مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ (الشكل 9) بنجاح. باستخدام المواد المذكورة والأساليب، من الممكن لتصنيع أجزاء خالية من عيب العيانية بالاتحاد الفرنسي للمرة الأولى. المعرفة أصحاب، لا يعرف أي أسلوب صباحا مماثلة أخرى لتصنيع هذه الأجزاء باستثناء T3DP19،20. تطبيق واحد للمكونات المعدنية السيراميك يبين الشكل 17، وعنصر تسخين مع فولاذ المقاوم للصدأ إجراء كهربائية يحلق في مصفوفة زركونيا عزل.
واحدة من التحديات الرئيسية التي تواجه الاتحاد الفرنسي للمكونات المعدنية والسيراميك هو الزيادة الهائلة في عدد صلابة وهشاشة من خيوط بسبب المواد الصلبة عالية. ولذلك، تم اختيار المكونات الموثق الصحيح عاملاً أساسيا لنجاح المشروع. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تحسين قوة ومرونة خيوط باستخدام الإمالة عالية خلط تقنية (الشكل 7). وفقا للدراسات السابقة مع أنظمة عالية شغل28، قد يكون سبب هذا التحسن أفضل مسحوق التشتت والحد من29،اجلمرتر30.
التحقيق والتكيف لقذف، سحب والتخزين المؤقت بسرعة خلال عملية إنتاج خيوط يسمح إنتاج خيوط مملوءة بالجسيمات العالية مع الأبعاد المناسبة. تتأثر نوعية خيوط معلمات أخرى مثل توزيع درجة الحرارة داخل في الطارد، فضلا عن استخدام أجهزة التبريد إلى حد كبير وتم اختيارها بعناية.
تم تجهيز كل خيوط في الاتحاد الفرنسي-الجهاز بنجاح. تم العثور على الالتصاق بين المواد الأولية أن تكون جيدة جداً في الدولة الخضراء (الشكل 7-9). فقط بعض وحدات شاغرة الصغيرة كانت مرئية، التي هي عادة لعملية أحدث FFF (الشكل 13). لإغلاق هذه وحدات التخزين الهامة مع المواد الحرارية، الاتحاد الفرنسي-الجهاز مجهز بوحدتين الاستغناء عن الصغير المعروف من T3DP18،،من1920،،من3132، التي السماح لترسب قطرات واحدة لإغلاق وحدات التخزين شغلها غير كافية، فضلا عن تصنيع الهياكل الدقيقة (الرقم 14 و 15).
القيود هندسية من تعقيد جزء أو القرار تعتمد بشدة على إعداد الطابعة تدفق المواد مستمرة فضلا عن تشريح البرمجيات المستخدمة. وتوجد في معظم قواعد تصميم ومظهر جزء الناتجة لتكون مشابهة لاستخدام الاتحاد الفرنسي بلاستيك.

وفقا ISO/ASTM، المضافة التحويلية (ص) هو المصطلح العام للتكنولوجيات التي تنشئ الكائنات المادية استناداً إلى تمثيل هندسية بالإضافة المتعاقبة ل المواد1. وبالتالي، توفر هذه التكنولوجيات إمكانية تصنيع المكونات مع هندسة معقدة للغاية، التي لا يمكن أن يتحقق بأي أسلوب تشكيل الأخرى المعروفة للكتاب.
وقد درست مواد السيراميك منذ الإسراع بتطوير تكنولوجيات صباحا مختلفة في الماضي ربع قرن2،3؛ ومع ذلك، المضافة تصنيع مكونات السيراميك ليس أحدث خلافا لتصنيع مكونات البوليمر أو المعادن المضافة. وتقدم عدة نظرات عامة حول الساعة التكنولوجيات المستخدمة لمكونات السيراميك شارتييه et al. 4, ترافيتزكي et al. 5 وزوتشى et al. 6، التي يمكن أن تصنف وفقا لحالة المواد المستخدمة-مسحوق المواد والمواد السائلة والمواد الصلبة4،5 أو وفقا للنوع من ترسب المواد والتصلب6 . تتوفر أجهزة صباحا أن السماح بتصنيع مكونات السيراميك كثيفة وعالية الجودة مع الخصائص المطلوبة ل معظم تطبيقات7،،،من89،10 المضافة , 11.
إنتاج مكونات السيراميك يتطلب معالجة معقدة، وهذا قد توقف التقدم في الساعة السيراميك. ومع ذلك، مكونات السيراميك لا غنى عنها للسلع الاستهلاكية الخاصة والأجهزة الطبية، وصباحاً يفتح آفاقاً جديدة لتصنيع مكونات الرواية مع الهندسات "من المستحيل"12. مطلوب معالجة حرارية لاحقة للمكونات المصنعة لمكونات السيراميك التقنية، منذ الساعة تشكيل السيراميك يتطلب استخدام المساحيق التي علقت في اضبارة العضوية التي يجب إزالتها (أي.، ديبيندينج) قبل مسحوق هو تنصهر معا (أي تلبد).
يجمع بين فوائد صباحا صباحا مكونات مادية متعددة أو متعددة الوظائف وتصنيف المواد (ختان الإناث)13 وظيفيا في د 4-المكونات المستندة إلى السيراميك14. المواد الهجينة تسمح خاصية تركيبات مثل أصباغ كهربائياً الموصلة أو العازلة والمغناطيسية/غير مغناطيسية ومطيله/الثابت أو مختلفة. يمكن لمكونات الهجين معرض وظائف أجهزة الاستشعار أو صمام المعروفة من15 ممس (النظم الكهروميكانيكية الصغرى)، وكذلك. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تكمل المركبات المعدنية/السيراميك الانضمام إلى قطع السيراميك في آلات الشركاء الصلب التصليد التقليدية يمكن أن تستخدم.
سيرامفاكتورينج "المشروع الأوروبي" (مشروع الاتحاد الأوروبي القلبية 678503) هو تطوير تكنولوجيات صباحا لواحد من المكونات المادية وكذلك اتباع نهج جديد تماما للساعة مكونات مادية متعددة، مما يتيح إنتاج المسلسل مخصصة و مكونات متعددة الوظائف لمختلف التطبيقات12. ثلاث تقنيات صباحا مختلفة على أساس تعليق مؤهلين للسماح صباحا مكونات السيراميك-السيراميك، فضلا عن المعادن-السيراميك. الاستفادة تقنيات صباحا على أساس تعليق وعود مكون تحسين الأداء بالمقارنة مع الأساليب المستندة إلى مسحوق. نظراً لأن توزيع الجسيمات من المسحوق في تعليق أكثر تجانساً وأكثر أحكاما من سرير مسحوق، هذه الأساليب تشكيل العائد أعلى الكثافات الخضراء، مما يسفر عن مكونات متكلس مع المجهرية كثيفة وخشونة السطح منخفضة 12من المستويات.
جنبا إلى جنب مع القائم على الطباعة الحجرية السيراميك التصنيع (LCM)7،،من89،10،11،،من1617، تنصهر فيها الشعيرة تلفيق (FFF) و ويجري وضع 3D الطباعة الحرارية (T3DP)12،،من1418 . الاتحاد الفرنسي و T3DP أكثر ملاءمة صباحا مكونات مادية متعددة من LCM بسبب الترسيب الانتقائي والتصلب من مواد معينة بدلاً من ترسيخ انتقائية نقية من المواد المودعة في جميع أنحاء الطبقة بأكملها14 .
فائدة إضافية للاتحاد الفرنسي و T3DP بالمقارنة مع LCM هو استخدام النظم الحرارية الموثق بدلاً من علاج صور البوليمرات. ويتيح نظام الموثق تجهيز مساحيق مستقلة عن خصائصها البصرية مثل الامتصاص والانبعاث وانعكاسا للموجات الكهرومغناطيسية، مثلاً، مظلمة ومشرقة المواد (في النطاق المرئي)، وضرورية لإنتاج من مكونات معدنية السيراميك19،20. وعلاوة على ذلك، انخفاض الاستثمار مطلوب لمعدات FFF حيث تتوفر مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأجهزة القياسية. ويصبح هذا الأسلوب اقتصادية بسبب ارتفاع كفاءة المواد والمواد القابلة لإعادة التدوير. وأخيراً، من السهل FFF الراقي لأجزاء كبيرة منذ العملية تعتمد على تحريك رأس الطباعة على المحاور.
وتعرض هذه الورقة النتائج الأولى لصناعة السيراميك المعادن المركبة باستخدام FFF. بالإضافة إلى ذلك، يرد الجمع بين تقنية لوحدات الاتحاد الفرنسي و T3DP، على الرغم من أنها لا تزال قيد التطوير. في عملية "FFF"، ذاب خيوط البوليمرات الحرارية ومقذوف بشكل انتقائي بفعل اثنين من عناصر الدورية العداد. مرة واحدة هو مقذوف المواد من خلال الفوهة، يتصلب بالتبريد، مما يتيح إنتاج مكونات طبقة بعد طبقة. لإنتاج مكونات السيراميك والمعدني النهائي، كان البديل من العملية المتقدمة21،،من2223،24،،من2526. مركبات البوليمر، المعروفة باسم الموثقات، عالية مليئة بمسحوق السيراميك أو معدني. بمجرد تشكيل المكونات قد أجريت باستخدام نهج الاتحاد الفرنسي التقليدي، هما خطوات إضافية مطلوبة. أولاً، البوليمرية يجب تماما إزالة المكونات من العينات في مرحلة ديبيندينج، توليد بنية مع العديد من المسام الصغيرة الحجم. تحقيق الخصائص النهائية، هي التعاقدات مسحوق متكلس في وقت لاحق عند درجة حرارة أقل من نقطة انصهار المواد. باستخدام هذا النهج، وإنتاج مواد مثل نيتريد السيليكون، والسليكا فوسيد، السيراميك كهرضغطية، الفولاذ المقاوم للصدأ، والكوبالت كربيد التنغستن، الألومينا أو ثاني أكسيد التيتانيوم23،،من2425 وقد أجريت بنجاح في أماكن أخرى.
استخدام خيوط البوليمرية مملوءة بدرجة عالية ومميزة من العملية فرض شروط معينة في المواد21. ويجب توفير التوافق الجيد بين المكونات الموثق الحرارية والمسحوق، الذي يجب أن توزع البلوتينيوم استخدام التقنيات المركبة عند درجات حرارة أعلى نقطة انصهار المكونات الموثق العضوية، مثل العجن أو القص المتداول. منذ خيوط متينة بمثابة مكبس في رأس الطباعة لدفع المواد المنصهرة، ملزمون صلابة عالية ولزوجته منخفضة تمكين قذف المواد من خلال الفوهة مع أقطار نموذجية تتراوح بين 0.3 و 1.0 مم. وفي الوقت نفسه، يجب أن تمتلك المواد ما يكفي من المرونة والقوة لتكون على شكل خيوط الذي يمكن تخزينه. للجمع بين كل هذه الخصائص حين وجود تحميل عالي من مسحوق، وضعت الموثق متعدد العناصر المختلفة وقد نظم21،،من2226.
بالإضافة إلى استخدام صياغة الموثق كافية، استخدمت نظاما جديداً لقيادة في هذا العمل. عادة، تستخدم عجلات مسنن محرك لدفع الشعيرة من خلال الفوهة. هذه الأسنان يمكن أن تلحق الضرر خيوط هشة. بغية الحد من متطلبات الميكانيكية خيوط وزيادة ضغط البثق أثناء عملية الاتحاد الفرنسي، استعيض عن نظام عجلات السيارة مسنن FFF التقليدية بنظام حزام مزدوج خاص. يتم إنشاء احتكاك عالية والتوجيه نظراً للطول والشكل، وطلاء المطاط الخاص الأحزمة. أن أهم قضية منع أي التواء الشعيرة من خلال رأس الطباعة. يجب أن تسترشد خيوط وصولاً إلى الفوهة ومسموح به لا توجد مساحة حرة، والتحولات اللازمة بين العناصر يجب أن تؤخذ.
وبعد مغادرة وحدة تغذية، يدخل خيوط وحدة فوهة. وكانت الأهداف الرئيسية حرارة المصممة بالإدارة والتوجيه غابليس. ويرد في الشكل 1رأس الطباعة المتقدمة.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig1.jpg"> الشكل 1 : نموذج كندي جديد حزام محرك الأقراص وحدة (أعلى) وصورة وحدة حقيقية (أسفل)- <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
آخر تحد كبير تكون موجهة لإنتاج المكونات المعدنية السيراميك هو اختيار المساحيق التي تسمح للتجهيز المشترك أثناء المعالجة الحرارية (مقارنة معامل التمدد الحراري (CTE) ونظم درجة حرارة الغلاف الجوي) و خاصة تعديل سلوك انكماش كل من المواد خلال الخطوة تلبد. في هذا العمل، محاولة للجمع بين الزركونيا وتعديل الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4PH منذ أن لديهم CTE قابلة لمقارنة (حوالي 11 × 10-6/K) ويمكن متكلس في نفس الظروف (الحد من الغلاف الجوي الهيدروجين، تلبد درجة الحرارة: 1350-1400 درجة مئوية). ومع ذلك، لضبط سلوك الانكماش، إجراء طحن خاصة لمسحوق معدني هو المطلوب19،20.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:680px;" width="679">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Zirconia</td>
			<td style="width:188px;">TZ-3YS-E&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Tosoh, Europe B.V.</td>
			<td style="width:127px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stainless steel</td>
			<td>UNS17400 -38 &#181;m</td>
			<td>Sandvik Osprey Ltd.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Table of Devices and Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">slicing software</td>
			<td>Simplify 3D</td>
			<td>Simplify 3D, USA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;">roller rotors mixer</td>
			<td>Plasti-Corder PL2000</td>
			<td style="width:195px;">Brabender GmbH &#38; Co. KG, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3D printer</td>
			<td>model Ceram</td>
			<td>HAGE, Austria</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">cutting mill</td>
			<td>SM200</td>
			<td>Retsch Gmbh&#160; Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;">corotating extruder</td>
			<td>ZSE 18 HP-48D</td>
			<td style="width:195px;">Leistrutz Extrusionstechnik GmbH, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">laser measurementdevice</td>
			<td>Diagnostic Laser 2010</td>
			<td>SIKORA AG, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;">capillary rheometer</td>
			<td>Rheograph 2002</td>
			<td style="width:195px;">G&#246;ttfert Werkstoff-Pr&#252;fmaschinen GmbH, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">single screw extruder</td>
			<td>FT-E20T-MP-IS</td>
			<td>Dr. Collin GmbH, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;">tungsten furnace</td>
			<td style="width:188px;">Hochtemperatur-Wolframofen WOHV 250/300-1900V</td>
			<td>MUT Advanced Heating GmbH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;">debinding furnace</td>
			<td style="width:188px;">Retorten-Entbinderungsofen RRO 280 / 300-900V</td>
			<td>MUT Advanced Heating GmbH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;">attrition mill</td>
			<td>PE 1.4</td>
			<td style="width:195px;">Erich NETZSCH GmbH &#38; Co. Holding KG, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PBM (planetary ball mill)</td>
			<td>PM 400</td>
			<td>Retsch Gmbh, Germany</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fused filament fabrication (fff) of metal-ceramic components

السيراميك التقني تستخدم على نطاق واسع للتطبيقات الصناعية والبحثية، وكذلك على السلع الاستهلاكية. اليوم، يتزايد الطلب على هندستها المعقدة مع خيارات التخصيص المتنوعة وأساليب الإنتاج مواتية بشكل مستمر. مع تصنيع خيوط تنصهر (FFF)، من الممكن لإنتاج المكونات الكبيرة والمعقدة بسرعة مع ارتفاع كفاءة استخدام المواد. في الاتحاد الفرنسي، ذاب في فوهة ساخنة خيوط اللدائن مستمرة وأودعت أدناه. يتم نقل رأس الطباعة بالكمبيوتر التي تسيطر عليها من أجل بناء الشكل المطلوب طبقة بعد طبقة. التحقيقات المتعلقة بطباعة معادن أو السيراميك تتزايد أكثر فأكثر في البحث والصناعة. وتركز هذه الدراسة على التصنيع المضافة (AM) مع نهج مادية متعددة للجمع بين معدن (الفولاذ المقاوم للصدأ) سيراميك تقنية (زركونيا: زرو2). ويوفر الجمع بين هذه المواد مجموعة متنوعة واسعة من التطبيقات نظراً لخصائصها الكهربائية والميكانيكية المختلفة. تبين الورقة القضايا الرئيسية في إعداد المواد وكمادة وسيطة، وتطوير الأجهزة، والطباعة لهذه المركبة.

وتم الحصول على أفضل النتائج للفولاذ المقاوم للصدأ تلبد السلوك المناسب مع استنزاف الطحن الوقت 180 دقيقة وطاحونة كرة كوكبية (PBM) طحن 240 دقيقة. يبين الشكل 5 SEM صورة المسحوق غير المعالجة (على اليسار)، والجسيمات مشوه بعد الاستنزاف الطحن (الأوسط) والجسيمات المقطعة بعد الخطوة الطحن PBM (يمين).
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig5.jpg"> الشكل 5 : الفولاذ المقاوم للصدأ غير المعالجة < 38 ميكرومتر (D90) (يسار) ومسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ بعد الاستنزاف الطحن (الأوسط) ومسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ بعد PBM الطحن (يمين) <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
تتم مقارنة سلوك تلبد مسحوق الصلب الأولى وناعم مع سلوك تلبد مسحوق الزركونيا في الشكل 6، كل قياس مع ديلاتوميتير ضوئية.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig6.jpg"> الرقم 6 : منحنيات ديلاتوميتريك مسحوق زركونيا (TZ-3Y-SE) ومسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ (17-4PH) في الحالة الأولى، وبعد علاج طحن الطاقة عالية من مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
واتسمت تحسين الخصائص الميكانيكية كمادة وسيطة في الخطوة المركبة القص عالية للمواد الخام الزركونيا. تمت مقارنة كمادة تنتج في خطوة واحدة مركبة من 75 دقيقة في خلاط دوارات الرول (RM) مع تلك المنتجة بواسطة الأسلوب الموصوفة في البروتوكول. كانت مقذوف خيوط استخدام رهيوميتير شعرية ضغط العالي مع يموت 1.75 مم وسرعة مكبس 1 مم/s ودرجة حرارة 190 درجة مئوية. وجمعت بحزام ناقل خيوط واختباره مع جهاز اختبار شد عالمي. وأجريت على الأقل 5 التكرار كل المواد. يبين الشكل 7 مقارنة بين كل من المواد المتعلقة مقاومة الشد القصوى (إقليم اتحادي)، والاستطالة في إقليم اتحادي، ومعامل القاطع.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig7.jpg"> الشكل 7 : تأثير الأسلوب المركبة في الخواص الميكانيكية للمواد الخام الزركونيا. وتفاقم كمادة وسيطة في خلاط اسطوانة داخلية (RM) أو في تركيبة مع خطوة المسمار توأم المشاركة الدورية (تسي). قوة ومرونة وصلابة من خيوط أنتجت مع رهيوميتير شعرية وحددت باستخدام قيمة المتوسط والانحراف المعياري المراسل مقاومة الشد القصوى (إقليم اتحادي)، والاستطالة في إقليم اتحادي، ومعامل القاطع، على التوالي. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
في الشكل 8، الحصول على قيم القطر خلال إنتاج خيوط مصنوعة من الزركونيا (يسار) ويتم عرض المواد الخام (يمين) الفولاذ المقاوم للصدأ. وسجلت قطر الشعيرة مقذوف أثناء عملية الإنتاج عن طريق البثق برغي واحد. خيوط الزركونيا، يمكن تحقيق عنصر تحكم جيدة من الأبعاد مع متوسط قطرها 1.75 ملم وانحراف معياري 0.02 مم. فقد لوحظ تقلب أعلى من قطر الشعيرة متوسط خيوط تحتوي على مسحوق معدلة من الفولاذ المقاوم للصدأ،. يمكن أن يكون سبب المحتمل لهذا توزيع جسيمات متنافرة داخل المواد الخام الناتجة عن الشكل مثل الصفائح الدموية من الجسيمات المعدنية (الشكل 5). وفي هذه الحالة، تم العثور على عدد أكبر من نقاط القياس خارج النطاق المطلوب من 1.75 ملم ± 0.05 مم، وقيمة القطر يعني كان مم 1.74 مع تباين قياسية من 0.03 مم. لكلا النوعين من خيوط، وقيم أوفاليتي كانت أصغر بكثير من الحد الأقصى 0.1 ملم.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig8.jpg"> الشكل 8 : رسوم بيانية لقطر الشعيرة للمواد المدروسة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
ويبين الشكل 9 خيوط معدنية والزركونيا مناسبة لتصنيع هياكل ساندويتش الأخضر مع تشكيل الفولاذ-الزركونيا-الصلب (يسار) فضلا عن زركونيا--ستيل-زركونيا (يمين).
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig9.jpg"> الرقم 9 : الأخضر الصلب-زركونيا-الصلب (يسار) وزركونيا--ستيل-زركونيا (يمين) مكونات ثنائيو المصنعة بواسطة FFF. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig9large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
بسبب النظام الموثق مماثلة لكل من المواد، من الممكن لصهر بعض الطبقات لجزء مركب متآلف. ويرد في الشكل 10أكبر جولة جزء على شكل مع التحولات الحادة.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig10.jpg"> الرقم 10 : البنية مع التحولات الحادة بين الزركونيا والفولاذ المقاوم للصدأ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig10large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
يبين الشكل 11 الأخضر material أحادية ومتعددة المكونات الأخرى التي تم معالجتها بمزيد. يبين الشكل 12 عينة زركونيا نقية على الجانب الأيسر، الأوسط يظهر عينة نقية من فولاذ المقاوم للصدأ، وأخيراً هي صورة مركب السيراميك الصلب متكلس وكذلك انضم إلى الجانب الأيمن.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig11.jpg"> الرقم 11 : عينات الاختبار الخضراء المصنعة من قبل الاتحاد الفرنسي؛ وأعلى: زركونيا--ستيل-المركبة مع الفولاذ المقاوم للصدأ على أعلى؛ والأوسط: الفولاذ المقاوم للصدأ؛ وأسفل: الزركونيا. الشبكة في مربع 5 مم. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig11large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig12.jpg"> الرقم 12 : متكلس الزركونيا عينة (يسار)، عينة متكلس الفولاذ المقاوم للصدأ (الأوسط)، ومتكلس مركب الفولاذ المقاوم للصدأ زركونيا (يمين)- جميع المقاييس في مم. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig12large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
في الشكل 13، هيكل نموذجي لمكونات الاتحاد الفرنسي-مع كروتشيس (أو محيط الفرعية) بين اثنين من خيوط المودعة ويرد، الذي نجم عن تشريح عادية (أداة مسار) وطريقة مستمرة من ترسب المواد.
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig13.jpg"> الرقم 13 : هيكل نموذجي FFF-المكونات الناتجة عن تقطيع وترسب المواد المستمر- <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig13large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
برفع المضاعف البثق في برنامج تشريح، الأمر الذي يؤدي إلى ترسب حجم أعلى، يمكن أن يكون محيط الفرعية مخفضة، فضلا عن طريق تكييف أداة المسارات. ومع ذلك، نظراً لارتفاع محتوى الجسيمات في خيوط، فمن الواضح أن يختلف سلوك ترسب من الطباعة العادية من اللدائن الحرارية. ولذلك يستحسن تعديل برمجيات لإغلاق مثل هذه العيوب.
وبعد ديبيندينج المذيبات، ديبيندينج الحرارية وتلبد اللاحقة، جميع العينات المختلفة وأظهر لا تشوه كبير أو النفخ. العينات FFF الزركونيا والفولاذ المقاوم للصدأ الصرفة متكلس استقرار هندسية جيدة على حد سواء مع ودون تحميل ضاغطة وهي عدم ربط حزام الأمان. وكان مجموع الخسارة الجماعية 14.8-14.9%، مما يشير إلى ديبيندينج كاملة.
وأظهرت عينات معدنية-السيراميك التصاق عيانية جيدة لكل من المواد. فقدان الكتلة بعد تلبد المركبة تبين أن 14.1 14.4 في المائة، مما يشير أيضا إلى ديبيندينج الكامل. وسيتابع إجراء تعديلات إضافية في مجال التحليل وعملية. وصف المجهر الإلكتروني للمركبة يهدف إلى توفير نظرة ثاقبة نوعية المركب. المطلوب تشكيل المركب جرت بنجاح كما هو مبين في الشكل 14.
<img alt="Figure 14" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig14.jpg"> الرقم 14 : صورة SEM المجهرية في المعادن-السيراميك واجهة عرض المواد المشتركة- <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig14large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
وتبين النتائج أن نهجاً واعداً لصناعة السيراميك المعادن المركبة استخدام FFF توليد الكهربائية خصائص عزل موصلة والكهربائية في مكون واحد. وعلاوة على ذلك، تنفيذ قطع السيراميك في بيئات المعدني يصبح ممكناً بفضل سندات الخزانة مادية جيدة وقابلية اللحام للصلب المقاوم للصدأ. داخل الاتحاد الأوروبي، صنعت أجهزة التدفئة المشروع بالاتحاد الفرنسي الذي يحتوي على مسار موصل كهربائية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ في مصفوفة2 زرو غير موصل. ويبين الشكل 15 عينات متكلس. ويجب تحليل هذه المكونات المادية المتعددة واختبارها في المستقبل.
<img alt="Figure 15" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig15.jpg"> الرقم 15 : متكلس عناصر مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والزركونيا التدفئة <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig15large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
الرقم 16 و 17 الرقم إظهار رأس الطباعة الجديد مع اثنين من رؤساء الاتحاد الفرنسي للطباعة، واثنين من رؤساء الطباعة T3DP كنموذج CAD (الشكل 16)، فضلا عن تنفيذها في الجهاز FFF (الشكل 17). واحد التحديات هو السيطرة على الإخراج لكلا النظامين. للاستغناء عن وحدات المشاريع المتناهية الصغر ويسيطر الإخراج تواتر المكبس يحركها بيزو بدلاً من سرعة السائر المحركات لمحركات الأقراص الحزام داخل رؤساء الاتحاد الفرنسي للطباعة. يجب اختبار التفاعل بين كل من الأجهزة في المستقبل.
<img alt="Figure 16" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig16.jpg"> الرقم 16 : نموذج CAD لرأس الطباعة الجديد مع اثنين من رؤساء الاتحاد الفرنسي للطباعة، واثنين من رؤساء الطباعة T3DP- <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig16large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 17" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57693/57693fig17.jpg"> الرقم 17 : صورة رأس الطباعة الجديد مع اثنين من رؤساء الاتحاد الفرنسي للطباعة ورئيس T3DP-طباعة واحد (إلى اليسار). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57693/57693fig17large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>

Watch this Scientific Journal Video about Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components at JoVE.com

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

تنصهر هذه الدراسة (أنا) يظهر متعدد المواد المضافة التصنيع باستخدام خيوط تلفيق (FFF) الفولاذ المقاوم للصدأ والزركونيا.

تصنيع خيوط تنصهر (FFF) من مكونات معدنية-السيراميك

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

وكان الهدف هو تصنيع سخان الأشعة تحت الحمراء موجة طويلة بطريقة مضافة. هذا الجزء يظهر الناتجة مُتَلّك، عنصرين من عنصر التدفئة المكون، مصنوعة من zirconia العازلة، والفولاذ الكهربائي موصل غير القابل للصدأ التي أدلى بها FFF. عن طريق توصيل امدادات الطاقة، يتم تسخين المعادن المتعرجة.تركز هذه الدراسة على تصنيع تكنولوجيا المعلومات مع نهج المواد المتصاعدة للجمع بين المعدن مع المصل التقني. الجمع بين هذه المواد المختلفة يقدم مجموعة واسعة من التطبيقات نظرا لخصائصها الكهربائية والميكانيكية المختلفة. يمكن أن يساعد هذا المزيج في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في المجالات الطبية والسيارات والفضاء.ولهذا الغرض، اختير تصنيع خيوط الصمامات. وكان السبب الرئيسي هو إمكانية معالجة مساحيق مختلفة بشكل مستقل عن خصائصها البصرية. وعلاوة على ذلك، فإن معالجة البريد الحراري مماثلة لتقنيات راسخة مثل صب حقن المسحوق، والتي يتم استخدام المعدات القياسية.فتيل خيوط التصنيع يصبح اقتصاديا بسبب كفاءة المواد العالية وإعادة التدوير من المواد. وأخيرا، هذه التقنية من السهل أن الراقي لأجزاء أكبر منذ العملية تعتمد على نقل، رئيس الطباعة على محور. قبل البدء في الإجراء، حدد زوجين مسحوق مناسب لنهج متعدد المواد.بالنسبة للصف السيراميك، حدد رباعي yttria استقرت الزركونيا، وذلك بسبب معامل التمدد الحراري ودرجة حرارة التلبيد يجري مماثلة للفولاذ المقاوم للصدأ الخاصة، فضلا عن صلابة عالية وقوة flexural من هذه المواد الخزفية. للصف المعادن محددة، استخدام مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ كما موصل وdeديوتيل المواد المعدنية بسبب معامل قابل للمقارنة من التمدد الحراري، ومجموعة مماثلة من درجات الحرارة التلبيد لتلك التي من الزركونيا تحت غلاف الجوي الهيدروجين واقية وإجراء الطحن خاص. لتحقيق الإجهاد الحرة المشتركة في التلبيد، وتطبيق الاستنزاف طحن لمدة 180 دقيقة لجزيئات الفولاذ المقاوم للصدأ كروية لإعادة تشكيل الجسيمات في رقائق رقيقة وهشة.ثم، أداء الكرة الكواكب طحن على رقائق هشة لمدة 240 دقيقة لكسر رقائق إلى جزيئات الحبيبات الدقيقة جدا مع انخفاض نسبة العرض إلى الارتفاع، ولكن زيادة القدرة على التلبيد. مركب قبل المواد الخام في خلاط الدوارات الدوارة. ولذلك، يجب أن يكون المسحوق مختلطة مع نظام الموثق متعددة المكونات الحصول على المواد الخام مع تحميل الصلبة من 47 في المئة حجم.بعد ما قبل المركبة، الباردة، والمواد الصلبة يجب أن تكون حبيبات في طاحونة القطع. مركب المواد في معدلات القص عالية لتحسين التشتت، كما هو الحال في التناوب المشترك، التوأم المسمار الطارد، مثل يظهر الصورة. جمع المواد مع الحزام الناقل وتبريده وصولا الى درجة حرارة الغرفة.في نهاية الحزام الناقل، يتم pelletized خيوط شكل جولة اثنين. يتم استخدام خط البثق المبين في الصورة لإنتاج خيوط. في الطارد المسمار واحد، والمواد المنصهرة وبثق خيوط من خلال فوهة بقطر لا يقل عن 1.75 ملليمتر.ثم يتم جمع خيوط مع حزام ناقل PTFE. للتخزين المؤقت للمادة، يتم وضع وحدة في نهاية الحزام الناقل لللتخزين المؤقت التلقائي. قياس ومراقبة أبعاد خيوط بين سحب ووحدة التخزين المؤقت.خيوط مع نطاق قطرها 1.70 إلى 1.80 ملليمتر والبيضاء أصغر من 0.10 ملليمتر، مطلوبة لFFF. لسرعة البثق خاصة، تنظيم تدريجيا الحزام الناقل وسحب بسرعة لضبط الأبعاد. بعد إنشاء ملف CAD، يجب إنشاء G-COD باستخدام برنامج التقطيع.في البرنامج ، يتم تعريف قطر الفوهة ، وارتفاعات الطبقة ، وسرعة الطباعة ، ودرجة حرارة الطباعة. في وضع المعاينة، يمكن أن يكون التصنيع مُثبتًا طبقة بطبقة. المواد السيراميك هو الأزرق والمعدن هو أخضر اللون.لتصنيع المضافة من مكونات المواد المتعددة ، أولا ، تصحيح أي سوء احتمال من فوهات في برنامج الطابعة 3D. لتصنيع المكونات، تحميل رأس الطباعة واحد مع خيوط zirconia واثنين من رأس الطباعة مع خيوط الفولاذ المقاوم للصدأ. باستخدام سرعة رأس الطباعة 10 ملليمترات في الثانية ودرجة حرارة سرير الطباعة 20 درجة مئوية لكلا الخيوط.ثم، تعيين درجة حرارة رأس الطباعة الزركونيا إلى 220 درجة مئوية ودرجة حرارة رأس الطباعة الفولاذ المقاوم للصدأ إلى 240 درجة مئوية. بالنسبة إلى التصنيع متعدد المواد، يُعد تحميل رأس الطباعة بديلاً لتحقيق طبقتين أو ثلاث طبقات مختلفة. لإزالة الربط من المكونات، أولا غمر العينة في 60 درجة مئوية سيكلوهيكسان لمدة ثماني ساعات لإزالة محتوى الموثق قابل للذوبان من حوالي 7 إلى 9 نسبة مئوية من الوزن.ثم، نقل العينات إلى فرن التنغستن درجة حرارة عالية في خفض atmoshpere من الأرجون في المئة 80 و 20 في المئة الهيدروجين، لمدة سكن لمدة ثلاث ساعات لتكبيد المواد، تليها تبريد الفرن إلى درجة حرارة الغرفة. في حين التلبيد، تتقلص الأجزاء حوالي 45 في المئة من حيث الحجم، وبسبب انخفاض الغلاف الجوي، يتحول الزركونيا إلى لون أسود. يتم تحقيق خصائص الجزء الأخير بعد هذه الخطوة عن طريق تطبيق مصدر طاقة كهربائية.المسار المعدني يعمل مثل سخان المقاومة في حين أن zirconia معزولة يغطي ذلك. تم فحص البنية المجهرية باستخدام المجهر الإلكتروني المسح الضوئي. يُظهر الميكروفوغراف من الجزء المكون المُتسرّب البنية المجهرية المعدنية في الجزء العلوي، والخزفي في القسم السفلي.بين هاتين الموادتين، تحدث مراحل مختلطة، مما يوفر السندات المادية بين المعدن والسيراميك. يتم الحصول على أفضل النتائج المناسبة لسلوك التلبيد الفولاذ المقاوم للصدأ مع وقت الطحن الاستنزاف من 180 دقيقة، وكرة الكواكب وقت طحن 240 دقيقة. هنا، مقارنة سلوك التلبيد من مسحوق الصلب الأولي والمضروب مع سلوك التلبيد من مسحوق الزركونيا، هو مبين.من الواضح أن مسحوق المعادن المطحون يظهر تناسب جيد في سلوك التلبيد مقارنة بالزركونيا. يضاعف من الزركونيا المواد الوسيطة في الطارد المسمار التوأم النتائج في قوة الشد في نهاية المطاف أعلى وشد في قوة الشد النهائي للمادة. ولكن أقل معامل العزل بالمقارنة مع عندما يتم مضاعفة المواد في خلاط الدوارات الدوارة الدوارة.بالنسبة لخيوط الزركونيا ، يمكن تحقيق تحكم جيد في الأبعاد أثناء البثق ، بينما بالنسبة للخيوط التي تحتوي على مسحوق الفولاذ المقاوم للصدأ المعدل ، لوحظ تباين أعلى في متوسط قطر الشعيرة. في هذا الرقم: يمكن ملاحظة عينة zirconia نقية، عينة من الفولاذ المقاوم للصدأ نقية، والصلب مجمع السيراميك مُتَلَدَد والمُوَكَّن. بسبب نظام الموثق مماثلة من كل من المواد، فمن الممكن لدمج طبقات محددة إلى جزء مركب متجانسة.على سبيل المثال، هنا يتم عرض جزء أكبر من الشكل الدائري مع انتقالات حادة. بعد تطويرها، مهدت هذه التقنية الطريق للأبحاث في المجال المتعدد لتطوير المواد التي تستخدم لإنتاج في مجال الجراحة والسيارات، أو حتى السلع الاستهلاكية. وتظهر النتائج نهجا متساهلا لتصنيع مركبات شبه معدنية باستخدام تصنيع خيوط الصمامات التي تولد خصائص عازلة موصلة كهربائيا وكهربائية في مكون واحد.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

تلفيق من أكاسيد مجمع المحصورة مكانيا

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Atomically Traceable Nanostructure Fabrication

يمكن عزوها بالذرة البنية النانوية تلفيق

Reducing the scale of etched nanostructures below the 10 nm range eventually will require an atomic scale understanding of the entire fabrication process ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

تصنيع وتوصيف الموصلية الرنين

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Experimental Procedure for Warm Spinning of Cast Aluminum Components

الإجراءات التجريبية للغزل دافئ من مكونات الألومنيوم المصبوب

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

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

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

مكونات مادية متعددة المستندة إلى الخزف – المضافة في تصنيع مكونات الزركونيا اللونين الأبيض والأسود بلدن 3D-الطباعة (سيرام-T3DP)

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

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

تصنيع سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية لتطبيقات مضادة للتجمد

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Fabrication of Soft Pneumatic Network Actuators with Oblique Chambers

تصنيع المحركات الناعمة شبكة تعمل بالهواء المضغوط مع الدوائر المائلة

Soft pneumatic network actuators have become one of the most promising actuation devices in soft robotics which benefits from their large bending ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

ختم قابلة الطباعة وتصنيع الأسطح هيميويكينج

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

تصنيع وتصميم المواد المركبة عاليه الأداء المستندة إلى الخشب

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...