ການຄົ້ນພົບຜົງອາລູມິນາໃນວັດສະດຸພິມ 3D
ຍ່າງເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງທົດລອງຂອງມະຫາວິທະຍາໄລໂພລີເທັກນິກ Northwestern, ເຊິ່ງເປັນຫ້ອງທົດລອງທີ່ເຮັດການບົ່ມດ້ວຍແສງເຄື່ອງພິມ 3D ກຳລັງດັງເລັກນ້ອຍ, ແລະ ລຳແສງເລເຊີກຳລັງເຄື່ອນທີ່ຢ່າງແນ່ນອນໃນນ້ຳເຊລາມິກ. ພຽງແຕ່ສອງສາມຊົ່ວໂມງຕໍ່ມາ, ແກນເຊລາມິກທີ່ມີໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນຄືກັບທາງວົງກົມໄດ້ຖືກນຳສະເໜີຢ່າງຄົບຖ້ວນ - ມັນຈະຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຫລໍ່ໃບກັງຫັນຂອງເຄື່ອງຈັກເຮືອບິນ. ສາດສະດາຈານ ຊູ ໄຫຈຸນ, ຜູ້ທີ່ຮັບຜິດຊອບໂຄງການ, ໄດ້ຊີ້ໄປທີ່ອົງປະກອບທີ່ລະອຽດອ່ອນແລະກ່າວວ່າ: “ສາມປີກ່ອນ, ພວກເຮົາບໍ່ກ້າຄິດເຖິງຄວາມແມ່ນຍຳດັ່ງກ່າວ. ການຄົ້ນພົບທີ່ສຳຄັນແມ່ນເຊື່ອງໄວ້ໃນຜົງອາລູມີນາທີ່ບໍ່ໂດດເດັ່ນນີ້.”
ໃນເມື່ອກ່ອນ, ເຊລາມິກອາລູມິນາແມ່ນຄືກັບ "ນັກຮຽນທີ່ມີບັນຫາ" ໃນຂົງເຂດການພິມ 3D- ມີຄວາມແຂງແຮງສູງ, ທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ, ມີฉนวนທີ່ດີ, ແຕ່ເມື່ອພິມແລ້ວ, ມັນມີບັນຫາຫຼາຍຢ່າງ. ພາຍໃຕ້ຂະບວນການແບບດັ້ງເດີມ, ຜົງອະລູມິນາມີຄວາມຄ່ອງຕົວບໍ່ດີ ແລະ ມັກຈະອຸດຕັນຫົວພິມ; ອັດຕາການຫົດຕົວໃນລະຫວ່າງການເຜົາສາມາດສູງເຖິງ 15%-20%, ແລະ ຊິ້ນສ່ວນທີ່ພິມດ້ວຍຄວາມພະຍາຍາມຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງຈະຜິດຮູບ ແລະ ແຕກທັນທີທີ່ພວກມັນຖືກເຜົາ; ໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນ? ມັນເປັນສິ່ງທີ່ຫຼູຫຼາຍິ່ງຂຶ້ນ. ວິສະວະກອນມີບັນຫາ: "ສິ່ງນີ້ຄືກັບນັກສິລະປິນທີ່ດື້ດ້ານ, ມີແນວຄວາມຄິດທີ່ແປກປະຫຼາດ ແຕ່ບໍ່ມີມືພຽງພໍ."
1. ສູດຂອງລັດເຊຍ: ການວາງ "ເກາະເຊລາມິກ" ໃສ່ອາລູມິນຽມມາຕຣິກ
ຈຸດປ່ຽນທຳອິດແມ່ນມາຈາກການປະຕິວັດໃນການອອກແບບວັດສະດຸ. ໃນປີ 2020, ນັກວິທະຍາສາດດ້ານວັດສະດຸຈາກມະຫາວິທະຍາໄລວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີແຫ່ງຊາດ (NUST MISIS) ຂອງຣັດເຊຍ ໄດ້ປະກາດເຕັກໂນໂລຊີທີ່ປ່ຽນແປງ. ແທນທີ່ຈະປະສົມຜົງອາລູມິນຽມອອກໄຊດ໌ງ່າຍໆ, ພວກເຂົາໄດ້ເອົາຜົງອາລູມິນຽມທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງໃສ່ໃນເຕົາອັດຄວາມຮ້ອນ ແລະ ໃຊ້ການຜຸພັງດ້ວຍຄວາມຮ້ອນເພື່ອ "ປູກ" ຊັ້ນຟິມອາລູມິນຽມອອກໄຊດ໌ທີ່ມີຄວາມໜາທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງແນ່ນອນຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງອະນຸພາກອາລູມິນຽມແຕ່ລະອັນ, ຄືກັນກັບການວາງຊັ້ນເກາະລະດັບນາໂນໃສ່ລູກບານອາລູມິນຽມ. ຜົງ "ໂຄງສ້າງແກນ-ເປືອກ" ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງປະສິດທິພາບທີ່ໜ້າອັດສະຈັນໃນລະຫວ່າງການພິມ 3D ດ້ວຍເລເຊີ (ເຕັກໂນໂລຊີ SLM): ຄວາມແຂງສູງກວ່າວັດສະດຸອາລູມິນຽມບໍລິສຸດ 40%, ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງໃນອຸນຫະພູມສູງໄດ້ຮັບການປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການລະດັບການບິນໂດຍກົງ.
ສາດສະດາຈານ Alexander Gromov, ຫົວໜ້າໂຄງການ, ໄດ້ກ່າວຄຳປຽບທຽບທີ່ຊັດເຈນວ່າ: “ໃນອະດີດ, ວັດສະດຸປະສົມແມ່ນຄືກັບສະຫຼັດ - ແຕ່ລະອັນມີໜ້າທີ່ຮັບຜິດຊອບທຸລະກິດຂອງຕົນເອງ; ຜົງຂອງພວກເຮົາຄືກັບແຊນວິດ - ອາລູມິນຽມ ແລະ ອະລູມິນາກັດກັນເປັນຊັ້ນໆ, ແລະ ທັງສອງຢ່າງບໍ່ສາມາດຂາດກັນໄດ້.” ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເຂັ້ມແຂງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ວັດສະດຸສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສາມາດຂອງມັນໃນຊິ້ນສ່ວນເຄື່ອງຈັກເຮືອບິນ ແລະ ໂຄງຮ່າງຮ່າງກາຍທີ່ມີນ້ຳໜັກເບົາຫຼາຍ, ແລະ ແມ່ນແຕ່ເລີ່ມທ້າທາຍອານາເຂດຂອງໂລຫະປະສົມໄທທານຽມ.
2. ປັນຍາຈີນ: ມະຫັດສະຈັນຂອງເຄື່ອງປັ້ນດິນເຜົາ "ຕັ້ງ"
ຈຸດເຈັບປວດທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງການພິມເຊລາມິກອາລູມີນາແມ່ນການຫົດຕົວຂອງການເຜົາ - ລອງນຶກພາບວ່າທ່ານໄດ້ນວດຮູບປັ້ນດິນເຜົາຢ່າງລະມັດລະວັງ, ແລະມັນກໍ່ຫົດຕົວລົງເປັນຂະໜາດຂອງມັນຕົ້ນທັນທີທີ່ມັນເຂົ້າໄປໃນເຕົາອົບ. ມັນຈະຍຸບຕົວລົງຫຼາຍປານໃດ? ໃນຕົ້ນປີ 2024, ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ເຜີຍແຜ່ໂດຍທີມງານຂອງສາດສະດາຈານ Su Haijun ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Northwestern Polytechnical ໃນວາລະສານວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີວັດສະດຸໄດ້ເລີ່ມອຸດສາຫະກຳ: ພວກເຂົາໄດ້ຮັບແກນເຊລາມິກອາລູມີນາທີ່ຫົດຕົວເກືອບເປັນສູນດ້ວຍອັດຕາການຫົດຕົວພຽງແຕ່ 0.3%.
ຄວາມລັບແມ່ນການເພີ່ມຜົງອາລູມິນຽມກັບ alumina ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຫຼິ້ນ "ມະຫັດສະຈັນບັນຍາກາດ" ທີ່ຊັດເຈນ.
ຕື່ມຜົງອາລູມິນຽມ: ປະສົມຜົງອາລູມິນຽມລະອຽດ 15% ລົງໃນນ້ຳເຊລາມິກ
ຄວບຄຸມບັນຍາກາດ: ໃຊ້ການປ້ອງກັນອາຍແກັສອາກອນໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນຂອງການເຜົາເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ຜົງອາລູມິນຽມຜຸພັງ
ການສະຫຼັບອັດສະລິຍະ: ເມື່ອອຸນຫະພູມສູງເຖິງ 1400°C, ຈະປ່ຽນບັນຍາກາດໄປສູ່ອາກາດຢ່າງກະທັນຫັນ
ການຜຸພັງໃນສະຖານທີ່: ຜົງອາລູມິນຽມລະລາຍທັນທີເປັນຢອດ ແລະ ຜຸພັງເປັນອາລູມິນຽມອອກໄຊ, ແລະ ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງປະລິມານຊົດເຊີຍການຫົດຕົວ.
3. ການປະຕິວັດສານຍຶດຕິດ: ຜົງອາລູມິນຽມກາຍເປັນ "ກາວທີ່ເບິ່ງບໍ່ເຫັນ"
ໃນຂະນະທີ່ທີມງານລັດເຊຍ ແລະ ຈີນ ກຳລັງເຮັດວຽກຢ່າງໜັກກ່ຽວກັບການດັດແປງຜົງ, ເສັ້ນທາງດ້ານວິຊາການອີກອັນໜຶ່ງໄດ້ເຕີບໃຫຍ່ຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງງຽບໆ - ການໃຊ້ຜົງອາລູມີນຽມເປັນຕົວຍຶດຕິດ.ການພິມ 3Dສານຍຶດຕິດສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຢາງອໍແກນິກ, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຮູເມື່ອຖືກເຜົາໃນລະຫວ່າງການກຳຈັດໄຂມັນ. ສິດທິບັດປີ 2023 ຂອງທີມງານພາຍໃນປະເທດໃຊ້ວິທີການທີ່ແຕກຕ່າງ: ການເຮັດຜົງອາລູມີນຽມໃຫ້ເປັນສານຍຶດຕິດທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງນໍ້າ47.
ໃນລະຫວ່າງການພິມ, ຫົວສີດຈະສີດ "ກາວ" ທີ່ມີຜົງອາລູມິນຽມ 50-70% ໃສ່ຊັ້ນຜົງອາລູມິນຽມອອກໄຊຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ເມື່ອຮອດຂັ້ນຕອນການກຳຈັດໄຂມັນ, ລະບົບດູດຝຸ່ນຈະຖືກດູດອອກ ແລະ ອົກຊີເຈນຈະຖືກສົ່ງຜ່ານ, ແລະ ຜົງອາລູມິນຽມຈະຖືກຜຸພັງເປັນອາລູມິນຽມອອກໄຊທີ່ອຸນຫະພູມ 200-800°C. ລັກສະນະຂອງການຂະຫຍາຍປະລິມານຫຼາຍກວ່າ 20% ຊ່ວຍໃຫ້ມັນສາມາດຕື່ມຮູຂຸມຂົນໄດ້ຢ່າງຫ້າວຫັນ ແລະ ຫຼຸດອັດຕາການຫົດຕົວໃຫ້ໜ້ອຍກວ່າ 5%. "ມັນເທົ່າກັບການຮື້ໂຄງ ແລະ ກໍ່ສ້າງກຳແພງໃໝ່ໃນເວລາດຽວກັນ, ຕື່ມຮູຂອງຕົວເອງ!" ວິສະວະກອນໄດ້ອະທິບາຍແບບນີ້.
4. ສິລະປະຂອງອະນຸພາກ: ໄຊຊະນະຂອງຜົງຮູບຊົງກົມ
“ຮູບລັກສະນະ” ຂອງຜົງອາລູມິນາໄດ້ກາຍເປັນກຸນແຈສຳຄັນຂອງການຄົ້ນພົບທີ່ບໍ່ຄາດຄິດ - ຮູບລັກສະນະນີ້ໝາຍເຖິງຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກ. ການສຶກສາໃນວາລະສານ “Open Ceramics” ໃນປີ 2024 ໄດ້ປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງຜົງອາລູມິນາຮູບຊົງກົມ ແລະ ບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີໃນການພິມແບບ fused deposition (CF³)5:
ຜົງຮູບຊົງກົມ: ໄຫຼຄືກັບດິນຊາຍລະອຽດ, ອັດຕາການຕື່ມເກີນ 60%, ແລະການພິມລຽບນຽນ ແລະ ລຽບນຽນ
ຜົງບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີ: ຕິດຢູ່ຄືກັບນ້ຳຕານຫຍາບ, ຄວາມໜືດສູງກວ່າ 40 ເທົ່າ, ແລະຫົວສີດຖືກອຸດຕັນຈົນສົງໄສວ່າມີຊີວິດ
ດີກວ່ານັ້ນ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຊິ້ນສ່ວນທີ່ພິມດ້ວຍຜົງຮູບຊົງກົມສາມາດເກີນ 89% ຫຼັງຈາກການເຜົາໄໝ້ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ, ແລະ ການສຳເລັດຮູບພື້ນຜິວກໍ່ຕອບສະໜອງມາດຕະຖານໂດຍກົງ. “ໃຜຍັງໃຊ້ຜົງ “ບໍ່ງາມ” ຢູ່ດຽວນີ້? ຄວາມລື່ນໄຫຼແມ່ນປະສິດທິພາບໃນການຕໍ່ສູ້!” ຊ່າງເຕັກນິກຍິ້ມແລະສະຫຼຸບ5.
ອະນາຄົດ: ດວງດາວ ແລະ ທະເລຢູ່ຮ່ວມກັນກັບສິ່ງນ້ອຍໆ ແລະ ສວຍງາມ
ການປະຕິວັດການພິມ 3D ຂອງຜົງອາລູມີນາຍັງບໍ່ທັນສິ້ນສຸດລົງເທື່ອ. ອຸດສາຫະກຳທະຫານໄດ້ເປັນຜູ້ນຳໜ້າໃນການນຳໃຊ້ແກນຫົດຕົວເກືອບສູນເພື່ອຜະລິດໃບພັດ turbofan; ຂະແໜງການແພດຊີວະພາບໄດ້ເອົາໃຈໃສ່ກັບຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ທາງຊີວະພາບຂອງມັນ ແລະ ເລີ່ມພິມການຝັງກະດູກທີ່ກຳນົດເອງ; ອຸດສາຫະກຳເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ແນໃສ່ຊັ້ນຮອງລະບາຍຄວາມຮ້ອນ - ຫຼັງຈາກທີ່ທັງໝົດ, ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມນຳທີ່ບໍ່ແມ່ນໄຟຟ້າຂອງອາລູມີນາແມ່ນບໍ່ສາມາດທົດແທນໄດ້.