رفتن به نوشته‌ها

FGK همکاری با AIM3D را در تحقیقات سرامیک AM گسترش می دهد


از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.

فرآیند پرینت سه بعدی برای شیشه و سرامیک اهمیت فزاینده ای پیدا می کند و اکنون مکمل فرآیندهای ریخته گری معمولی مبتنی بر قالب یا حتی آسیاب است. از سال 2021، FGK (موسسه تحقیقاتی برای شیشه/سرامیک) در Hoehr-Grenzhausen از سیستم پرینت سه بعدی ExAM 255 CEM fمتخصص اکستروژن رام AIM3D برای اهداف تحقیقاتی. فرآیند AM مزایای عمده ای را با توجه به زمان و هزینه در ارزیابی نمونه های آزمایش سرامیکی ارائه می دهد. همچنین ترکیب مواد بیشتری را نسبت به استراتژی های استاندارد تولید امکان پذیر می کند. تمرکز بر سرامیک های فنی، بلکه بر روی کاربردهای پزشکی است.

فرآیند CEM، به عنوان رویکردی برای چاپ سه بعدی، بر اساس فرآیند معمولی CIM (قالب‌گیری تزریقی سرامیک) است. ساخت قطعات بدون ابزار باعث صرفه جویی قابل توجهی در زمان و کاهش قابل توجه هزینه ها می شود. با اثبات این موضوع برای نمونه سازی، این امر به ویژه در تولید نمونه های آزمایشی برای آزمایش مواد مهم است – بنابراین مواد سرامیکی جدید را می توان با سرعت بیشتری ارزیابی کرد.

ترکیبات جدید گرانول های سرامیکی نیز می توانند سریعتر ایجاد شوند. علاوه بر این، فناوری CEM به FGK اجازه می دهد تا مستقل تر باشد زیرا نیازی به ایجاد قالب و ظرفیت برای نمونه های آزمایشی نیست. بنابراین FGK از طریق چاپ سه بعدی خودکفا است.

تکنولوژی چند جزئی سرامیکی

مهندس پروژه مورات دمیرتاش توضیح داد: «جذابیت واقعی این فرآیند CEM از AIM3D انعطاف پذیری آن است. چاپگر چند ماده ای ExAM 255 ترکیبی از سرامیک/سرامیک، سرامیک/پلیمر یا سرامیک/فلز را امکان پذیر می کند. اجزای ترکیبی به طور انبوه خواص اجزا را گسترش می‌دهند و یک طراحی کاربردی را ممکن می‌سازند.

به طور خاص، این بدان معنی است که ترکیبی از سرامیک های مختلف، یا ترکیبی از کلاس های مواد دیگر، می تواند در یک جزء به منظور بازتولید خواص خاص در یک جزء استفاده شود. همچنین می توان با شروع با یک پایه حجیم تولید شده از طریق فرآیند CIM و سپس افزودن یک جزء کوچکتر چاپ شده با استفاده از فرآیند CEM، قطعات را ایجاد کرد.

FGK همکاری با AIM3D را در تحقیقات سرامیک AM در مطالعه برنامه های کاربردی جدید CEM در یک سیستم ExAM 255 گسترش می دهد.
مورات دمیرتاش، مهندس پروژه در FGK در آزمایشگاه در حین ارزیابی نمونه های آزمایشی.

ترکیب سرامیک برای عایق الکتریکی و فلز برای هدایت نیز جالب است. این امکان را برای رویکردهای MID (دستگاه های چندپارچه) فراهم می کند. بدیهی است که ویژگی های عملکرد یک جزء را نیز می توان افزایش داد. پارامترهای ممکن اندازه دانه‌های متغیر و ویژگی‌های سطحی خاص، اما همچنین خواص شیمیایی خاص (مقاومت رسانه)، الکتریکی (ضریب هدایت)، یا حرارتی (مقاومت در برابر دما) هستند. پرینت سه بعدی با استفاده از فرآیند CEM به لطف مواد هیبریدی و راه حل های تولید ترکیبی، امکانات متنوعی را در اختیار شما قرار می دهد.

FGK همکاری با AIM3D را در تحقیقات سرامیک AM در مطالعه برنامه های کاربردی جدید CEM در یک سیستم ExAM 255 گسترش می دهد.
انتخاب اجزای Al2O3 (اکسید آلومینیوم) چاپ شده در ExAM 255

طراحی یک جزء سرامیکی از طریق FEA

طراحی یک جزء سه بعدی در حال حاضر بخشی از زنجیره فرآیند دیجیتال است. هندسه اصلی یک جزء سه بعدی در یک فرآیند تکراری با استفاده از تجزیه و تحلیل المان محدود (FEA) و شبیه سازی متوالی مناطق تنش درون مولفه بهینه شده است. علاوه بر این، در نظر گرفتن انقباض سرامیک به دلیل کنترل فرآیند حرارتی منجر به سازگاری‌های اضافی مولفه سه بعدی می‌شود.

توپولوژی از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا می توان از ساختارهای شبکه ای استفاده کرد که باعث صرفه جویی در وزن و در عین حال اطمینان از استحکام مورد نیاز می شود. مورات دمیرتاش: «ابزارهای تحلیل اجزای محدود این امکان را فراهم می‌کنند که یک جزء را به گونه‌ای طراحی کنیم که به طور خاص با کاربرد مورد نظر مطابقت داشته باشد. برای این، جنبه‌های بیونیک، توپولوژی، صرفه‌جویی در مواد و ویژگی‌های عملکرد ترکیب شده‌اند.

مزایای پرینت سه بعدی برای سرامیک های فنی

فرآیند CEM AIM3D از گرانول ها یا پودرهای معمولی استفاده می کند که در مقایسه با رشته ها بسیار مقرون به صرفه هستند. برای مواد اولیه، هزینه های کل را می توان تا ضریب 10 کاهش داد. علاوه بر این، ساختارهای بیونیک با چگالی های مختلف امکان پذیر است و کاهش تنش ها در جزء نیز مزیت هایی را در مقایسه با فرآیند CIM معمولی ایجاد می کند.

اکنون قطعات می توانند سبک تر شوند و نیاز به استفاده از مواد کمتری دارند. کاهش مصرف منابع، در مقایسه با آسیاب یا ریخته‌گری، مزیت آشکار استراتژی چاپ سه بعدی است. علاوه بر این، پرینت سه بعدی هندسه‌هایی را امکان‌پذیر می‌کند که با فرآیندهای تولید متعارف، مانند طرح‌های زیرزمینی خاص یا طرح‌های بیونیک، قابل تولید نیستند.

مزیت مهم دیگر روش “تکنولوژی تک شات” است: یک جزء به طور متوالی بدون نیاز به مونتاژ ساخته می شود، حتی زمانی که عملکردهای خاصی یکپارچه شده باشند. بنابراین، یک جزء معمولی را می توان به طور سازنده و عملکردی با چاپ سه بعدی از طریق مهندسی مجدد بهینه کرد. تحقیقات انجام شده در FGK طبیعتاً طیف گسترده ای از موضوعات را پوشش می دهد: از تحقیقات مواد، بهینه سازی بیش از توپولوژی با هدف کاهش تنش در جزء گرفته تا بهبود عملکرد و یکپارچگی، و همچنین تنظیم کیفیت سطح (تخلخل).

FGK همکاری با AIM3D را در تحقیقات سرامیک AM در مطالعه برنامه های کاربردی جدید CEM در یک سیستم ExAM 255 گسترش می دهد.

یک چاپگر سه بعدی CEM این جذابیت را دارد که بتواند مواد مختلفی را چاپ کند، یعنی ترکیباتی مانند سرامیک/سرامیک، سرامیک/پلیمر یا سرامیک/فلز. پرینت سه بعدی با استفاده از فرآیند CEM، به لطف مواد هیبریدی و راه حل های تولید ترکیبی، امکانات متنوعی را در اختیار شما قرار می دهد.دکتر مارکوس امل، رئیس مرکز صلاحیت در FGK

تحقیق در FGK

مؤسسه FGK تجزیه و تحلیل مواد را با استفاده از فناوری‌های فرآیندی مختلف، از جمله فرآیند CEM انجام می‌دهد، اما همچنین با پیشرفت‌های دانه‌بندی، مانند «فرمول‌سازی‌های» جدید سر و کار دارد. هدف توسعه بیشتر عملکرد سرامیک است. این با جستجوی زمینه های کاربردی جدید برای راه حل های اجزای سه بعدی سرامیکی و هیبریدی تکمیل می شود. این موسسه همچنین خدمات مواد را از طرف شرکت های صنعتی و خدمات مشاوره ای در طول زنجیره فرآیند ارائه می دهد. بنابراین FGK یک تسهیل کننده بین تولیدکنندگان مواد خام، تولیدکنندگان ماشین آلات و صنعت پردازش است.

اجزای سرامیکی به دلیل زیست سازگاری در ترکیب با استحکام، نقش عمده ای در ایمپلنت های پزشکی دارند. در این راستا، ساختارهای متخلخل باز به ویژه برای جذب در بافت مناسب هستند. چگالی انتخابی باعث صرفه جویی در مواد و وزن می شود و مدول یانگ مورد نظر را تولید می کند. با این حال، زمینه اصلی کاربرد، سرامیک فنی است.

بسته به کاربرد، یک محلول سرامیکی می تواند ویژگی های زیر را داشته باشد: مقاومت در برابر حرارت تا بیش از 1000 درجه سانتی گراد، عایق الکتریکی، ثابت دی الکتریک بالا، مقاومت در برابر سایش و سایش بالا، درجه سختی متغیر، هدایت حرارتی متغیر، چگالی کم یا حتی کم انبساط حرارتی، فقط چند کلمه کلیدی از این ماده همه کاره را نام ببریم.

زمینه های کاربرد عبارتند از، به عنوان مثال، عناصر گرمایش، شمع ها، عناصر فشار قوی، مدارهای الکترونیکی، خازن های سرامیکی با ظرفیت بالا، سطوح کشویی، نازل برای برش لیزر و جت آب (نازل های برش)، یاتاقان های کشویی در پمپ ها، پیستون ها. و سیلندرها، سطوح فلزی با پوشش پودری، بلبرینگ ها، استفاده به عنوان مواد برش (سرامیک های برش)، در ماشینکاری، پوشش پمپ ها در صنایع شیمیایی و همچنین ایمپلنت های ذکر شده در فناوری پزشکی. سرامیک های غیر فنی (سنتی) نیز مهم هستند، به عنوان مثال، در زمینه سرامیک های کاربردی (از جمله چینی)، کاشی ها، یا اشیاء بهداشتی، با این حال، این مواد معمولاً با استفاده از سایر فناوری های AM فرمت بزرگ مانند LFAM (برای بتن) پردازش می شوند. اکستروژن پنوماتیک (برای چینی و خاک رس) یا جت بایندر (برای ماسه).



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی