ຜົງ Alumina ທໍາລາຍອຸປະກອນການພິມ 3D
ຍ່າງເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງທົດລອງຂອງ Northwestern Polytechnical University, ການປິ່ນປົວແສງສະຫວ່າງເຄື່ອງພິມ 3 ມິຕິ ແມ່ນ humming ເລັກນ້ອຍ, ແລະ beam laser ກໍາລັງເຄື່ອນທີ່ຊັດເຈນຢູ່ໃນ slurry ceramic. ພຽງແຕ່ສອງສາມຊົ່ວໂມງຕໍ່ມາ, ແກນເຊລາມິກທີ່ມີໂຄງສ້າງທີ່ຊັບຊ້ອນຄ້າຍຄື maze ໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີຢ່າງເຕັມທີ່ - ມັນຈະຖືກນໍາມາໃຊ້ເພື່ອໂຍນແຜ່ນໃບຄ້າຍຄືຂອງເຄື່ອງຈັກໃນເຮືອບິນ. ສາດສະດາຈານ Su Haijun, ຜູ້ຮັບຜິດຊອບໂຄງການ, ໄດ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງອົງປະກອບທີ່ລະອຽດອ່ອນແລະກ່າວວ່າ: "ສາມປີກ່ອນ, ພວກເຮົາບໍ່ກ້າຄິດກ່ຽວກັບຄວາມແມ່ນຍໍາດັ່ງກ່າວ. ຄວາມແຕກແຍກທີ່ສໍາຄັນແມ່ນເຊື່ອງໄວ້ໃນຝຸ່ນອາລູມິນຽມທີ່ບໍ່ຊັດເຈນນີ້."
ມີຄັ້ງຫນຶ່ງ, alumina ceramics ແມ່ນຄ້າຍຄື "ນັກຮຽນບັນຫາ" ໃນພາກສະຫນາມຂອງການພິມ 3D– ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ, ຄວາມທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ, insulation ດີ, ແຕ່ເມື່ອມັນໄດ້ຖືກພິມ, ມັນມີບັນຫາຫຼາຍ. ພາຍໃຕ້ຂະບວນການພື້ນເມືອງ, ຝຸ່ນ alumina ມີຄວາມຄ່ອງຕົວທີ່ບໍ່ດີແລະມັກຈະຂັດຂວາງຫົວພິມ; ອັດຕາການຫົດຕົວໃນລະຫວ່າງການ sintering ສາມາດສູງເຖິງ 15% -20%, ແລະພາກສ່ວນທີ່ຖືກພິມອອກດ້ວຍຄວາມພະຍາຍາມທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ຈະ deform ແລະ crack ໃນທັນທີທີ່ເຂົາເຈົ້າໄດ້ຖືກໄຟໄຫມ້; ໂຄງສ້າງທີ່ຊັບຊ້ອນ? ມັນຍິ່ງເປັນການຫຼູຫຼາ. ວິສະວະກອນມີບັນຫາ: "ສິ່ງນີ້ແມ່ນຄືກັບນັກສິລະປິນທີ່ດື້ດ້ານ, ມີຄວາມຄິດທີ່ແປກປະຫຼາດແຕ່ບໍ່ມີມືພຽງພໍ."
1. ສູດພາສາລັດເຊຍ: ການວາງ "ເກາະເຊລາມິກ" ໃສ່ອະລູມິນຽມມາຕຣິກເບື້ອງ
ຈຸດປ່ຽນແປງທໍາອິດແມ່ນມາຈາກການປະຕິວັດໃນການອອກແບບວັດສະດຸ. ໃນປີ 2020, ນັກວິທະຍາສາດດ້ານວັດຖຸຈາກມະຫາວິທະຍາໄລວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີແຫ່ງຊາດ (NUST MISIS) ຂອງຣັດເຊຍ ໄດ້ປະກາດວ່າ ເທັກໂນໂລຍີລົບກວນ. ແທນທີ່ຈະພຽງແຕ່ປະສົມຜົງອາລູມິນຽມອອກໄຊ, ພວກເຂົາເອົາຜົງອາລູມິນຽມທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງເຂົ້າໄປໃນ autoclave ແລະໃຊ້ hydrothermal oxidation ເພື່ອ "ເຕີບໂຕ" ຊັ້ນຂອງແຜ່ນອາລູມິນຽມອອກໄຊທີ່ມີຄວາມຫນາທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຊັດເຈນຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງແຕ່ລະອະລູມິນຽມ, ຄືກັນກັບການວາງຊັ້ນຫຸ້ມເກາະລະດັບ nano ເທິງລູກອະລູມິນຽມ. ຜົງ "ໂຄງສ້າງແກະຫຼັກ" ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການປະຕິບັດທີ່ຫນ້າປະຫລາດໃຈໃນລະຫວ່າງການພິມເລເຊີ 3D (ເຕັກໂນໂລຢີ SLM): ຄວາມແຂງແມ່ນສູງກວ່າ 40% ຂອງວັດສະດຸອະລູມິນຽມບໍລິສຸດ, ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມສູງໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານການບິນໂດຍກົງ.
ສາດສະດາຈານ Alexander Gromov, ຜູ້ນໍາໂຄງການ, ໄດ້ເຮັດການປຽບທຽບທີ່ມີຊີວິດຊີວາ: "ໃນອະດີດ, ວັດສະດຸປະສົມແມ່ນຄ້າຍຄືສະຫຼັດ - ແຕ່ລະຄົນຮັບຜິດຊອບທຸລະກິດຂອງຕົນເອງ; ຜົງຂອງພວກເຮົາແມ່ນຄ້າຍຄື sandwiches - ອາລູມິນຽມແລະອາລູມິນຽມກັດແຕ່ລະຊັ້ນ, ແລະບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍບໍ່ມີການອື່ນໆ." ການສົມທົບທີ່ເຂັ້ມແຂງນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ອຸປະກອນການສະແດງໃຫ້ເຫັນ prowess ຂອງຕົນໃນພາກສ່ວນເຄື່ອງຈັກໃນເຮືອບິນແລະກອບຮ່າງກາຍ ultra-light, ແລະແມ້ກະທັ້ງເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະທ້າທາຍອານາເຂດຂອງໂລຫະປະສົມ titanium.
2. ປັນຍາຈີນ: ມະຫັດສະຈັນຂອງ "ການຕັ້ງ" ເຄື່ອງປັ້ນດິນເຜົາ
ຈຸດເຈັບປວດທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງການພິມອາລູມິນຽມເຊລາມິກແມ່ນການຫົດຕົວຂອງ sintering - ຈິນຕະນາການວ່າທ່ານຄຸ້ນເອົາຮູບປັ້ນດິນເຜົາຢ່າງລະມັດລະວັງ, ແລະມັນຫຼຸດລົງເຖິງຂະຫນາດຂອງມັນຕົ້ນທັນທີທີ່ມັນເຂົ້າໄປໃນເຕົາອົບ. ມັນຈະລົ້ມລົງເທົ່າໃດ? ໃນຕົ້ນປີ 2024, ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຈັດພີມມາໂດຍທີມງານຂອງອາຈານ Su Haijun ຢູ່ Northwestern Polytechnical University ໃນ Journal of Materials Science & Technology ໄດ້ກໍານົດອອກຈາກອຸດສາຫະກໍາ: ພວກເຂົາໄດ້ຮັບແກນ alumina ceramic ເກືອບສູນການຫົດຕົວທີ່ມີອັດຕາການຫົດຕົວພຽງແຕ່ 0.3%.
ຄວາມລັບແມ່ນການເພີ່ມຜົງອາລູມິນຽມກັບ alumina ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຫຼິ້ນ " magic ບັນຍາກາດ "ທີ່ຊັດເຈນ.
ຕື່ມຝຸ່ນອາລູມິນຽມ: ປະສົມຝຸ່ນອາລູມິນຽມ 15% ເຂົ້າໄປໃນ slurry ເຊລາມິກ
ຄວບຄຸມບັນຍາກາດ: ໃຊ້ການປົກປ້ອງອາຍແກັສ argon ໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນຂອງ sintering ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຝຸ່ນອາລູມິນຽມຈາກການຜຸພັງ
ການສະຫຼັບອັດສະລິຍະ: ເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ 1400 ອົງສາ C, ທັນໃດນັ້ນປ່ຽນບັນຍາກາດເປັນອາກາດ
ການຜຸພັງພາຍໃນສະຖານທີ່: ຜົງອາລູມິນຽມຈະລະລາຍທັນທີເປັນຢອດ ແລະ oxidizes ກັບອາລູມິນຽມອອກໄຊ, ແລະການຂະຫຍາຍປະລິມານການຊົດເຊີຍການຫົດຕົວ.
3. ການປະຕິວັດ Binder: ຝຸ່ນອາລູມິນຽມປ່ຽນເປັນ "ກາວທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນ"
ໃນຂະນະທີ່ທີມງານລັດເຊຍແລະຈີນກໍາລັງເຮັດວຽກຫນັກກ່ຽວກັບການດັດແປງຝຸ່ນ, ເສັ້ນທາງດ້ານວິຊາການອື່ນໄດ້ເຕີບໃຫຍ່ຢ່າງງຽບໆ - ໂດຍໃຊ້ຝຸ່ນອາລູມິນຽມເປັນຕົວຍຶດ. ເຊລາມິກແບບດັ້ງເດີມການພິມ 3Dbinders ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນ resins ອິນຊີ, ເຊິ່ງຈະປ່ອຍໃຫ້ຢູ່ຕາມໂກນໃນເວລາທີ່ໄຟໄຫມ້ໃນລະຫວ່າງການ degreasing. ສິດທິບັດ 2023 ຂອງທີມງານພາຍໃນປະເທດໃຊ້ວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: ການເຮັດໃຫ້ຜົງອາລູມິນຽມເຂົ້າໄປໃນຕົວຍຶດນ້ໍາ47.
ໃນລະຫວ່າງການພິມ, nozzle ໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງສີດ "ກາວ" ທີ່ປະກອບດ້ວຍຝຸ່ນອາລູມິນຽມ 50-70% ໃສ່ຊັ້ນຝຸ່ນອາລູມິນຽມອອກໄຊ. ໃນເວລາທີ່ມັນມາຮອດຂັ້ນຕອນຂອງການ degreasing, ສູນຍາກາດຖືກດຶງອອກແລະອົກຊີເຈນທີ່ຜ່ານ, ແລະຝຸ່ນອາລູມິນຽມຖືກ oxidized ກັບອາລູມິນຽມອອກໄຊຢູ່ທີ່ 200-800 ° C. ລັກສະນະຂອງການຂະຫຍາຍປະລິມານຫຼາຍກ່ວາ 20% ເຮັດໃຫ້ມັນສາມາດຕື່ມຂໍ້ມູນໃສ່ຮູຂຸມຂົນຢ່າງຈິງຈັງແລະຫຼຸດຜ່ອນອັດຕາການຫົດຕົວລົງຕໍ່າກວ່າ 5%. "ມັນເທົ່າກັບການຮື້ scaffolding ແລະສ້າງກໍາແພງໃຫມ່ໃນເວລາດຽວກັນ, ຕື່ມຂຸມຂອງທ່ານເອງ!" ວິສະວະກອນໄດ້ອະທິບາຍວິທີນີ້.
4. ສິລະປະຂອງອະນຸພາກ: ໄຊຊະນະຂອງຝຸ່ນ spherical
"ຮູບລັກສະນະ" ຂອງຜົງອາລູມິນຽມໄດ້ກາຍເປັນກຸນແຈສໍາລັບຄວາມກ້າວຫນ້າ - ຮູບລັກສະນະນີ້ຫມາຍເຖິງຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກ. ການສຶກສາໃນວາລະສານ "Open Ceramics" ໃນປີ 2024 ໄດ້ປຽບທຽບການປະຕິບັດຂອງຝຸ່ນ alumina ເປັນຮູບຊົງກົມແລະບໍ່ສະຫມໍ່າສະເຫມີໃນການພິມ fused deposition (CF³)5:
ຜົງກົມ: ໄຫຼຄືກັບດິນຊາຍດີ, ອັດຕາການຕື່ມເກີນ 60%, ແລະການພິມແມ່ນລຽບແລະລຽບ.
ຜົງບໍ່ສະຫມໍ່າສະເຫມີ: ຕິດກັບນ້ໍາຕານຫຍາບ, ຄວາມຫນືດສູງກວ່າ 40 ເທົ່າ, ແລະຫົວທໍ່ຖືກກີດຂວາງເຮັດໃຫ້ສົງໃສຊີວິດ
ດີກວ່າ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຊິ້ນສ່ວນທີ່ພິມອອກໂດຍຝຸ່ນ spherical ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍເກີນ 89% ຫຼັງຈາກ sintering, ແລະການສໍາເລັດຮູບຂອງຫນ້າດິນໄດ້ກົງກັບມາດຕະຖານ. "ໃຜຍັງໃຊ້ຝຸ່ນ "ຂີ້ຮ້າຍ" ໃນປັດຈຸບັນ? ຄວາມຄ່ອງແຄ້ວແມ່ນປະສິດທິພາບໃນການຕໍ່ສູ້! ນັກວິຊາການຍິ້ມແລະສະຫຼຸບ5.
ອະນາຄົດ: ດາວແລະທະເລຢູ່ຮ່ວມກັນກັບຂະຫນາດນ້ອຍແລະສວຍງາມ
ການປະຕິວັດການພິມ 3D ຂອງຝຸ່ນ alumina ແມ່ນຢູ່ໄກກວ່າ. ອຸດສາຫະກໍາການທະຫານໄດ້ນໍາຫນ້າໃນການນໍາໃຊ້ແກນຫົດຕົວຢູ່ໃກ້ກັບສູນເພື່ອຜະລິດແຜ່ນໃບຄ້າຍຄື turbofan; ພາກ ສະ ຫນາມ biomedical ໄດ້ ປະ ຕິ ບັດ fancy ກັບ biocompatibility ຂອງ ຕົນ ແລະ ໄດ້ ເລີ່ມ ຕົ້ນ ການ ພິມ implants ກະ ດູກ custom; ອຸດສາຫະກໍາເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ກໍານົດເປົ້າຫມາຍ substrates dissipation ຄວາມຮ້ອນ - ຫຼັງຈາກທີ່ທັງຫມົດ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນແລະການນໍາທາງທີ່ບໍ່ແມ່ນໄຟຟ້າຂອງ alumina ແມ່ນ irreplaceable.