{{flagHref}}
المنتجات
  • المنتجات
  • الفئات
  • المدونة
  • البودكاست
  • التطبيق
  • المستند
|
SDS
احصل على عرض أسعار
/ {{languageFlag}}
اختر اللغة
Stanford Advanced Materials {{item.label}}
Stanford Advanced Materials
/ {{languageFlag}}
اختر اللغة
Stanford Advanced Materials {{item.label}}

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد بالنفث الموثق؟

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

الطباعة ثلاثية الأبعاد، والمعروفة أيضًا باسم التصنيع الإضافي (AM)، هي طريقة جديدة غير تقليدية لإنتاج مكونات أو منتجات عن طريق إضافة المواد معًا طبقة تلو الأخرى. لم تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد تتطلب طرح المواد لإنشاء قوالب أو شكل صافي. ويمكنها إنشاء مكونات معقدة ومحددة وغير قابلة للتحقيق بحرية لا يمكن تحقيقها مع التصنيع التقليدي. على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي تقنية جديدة مختلفة تمامًا عن التصنيع التقليدي، فقد تم نشر الكثير من الأبحاث والأوراق البحثية ذات الصلة منذ عام 2014. [1] وهي تدخل الآن في العديد من الصناعات المختلفة لتحدي التقنيات التقليدية.

يمكن تقسيم الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى مجموعتين: إحداهما تستخدم الطريقة القائمة على الاندماج مثل اندماج قاع المسحوق (PBF )، والترسيب بالطاقة الموجهة (DED)؛ والأخرى تستخدم طريقة عدم الاندماج مثل النفث الموثق (BJ). ستركز هذه المقالة على تقنية النفث الموثق.

ما هو النفث الموثق؟

نفث المادة الرابطة (BJ) هي إحدى تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الرئيسية المستخدمة على نطاق واسع. وهي تنشر المسحوق في طبقة على طبقة على سرير المسحوق وتستخدم مادة رابطة عادةً ما تكون سائل بوليمرية لربط المسحوق بشكل انتقائي في شكل الطبقة المطلوبة. يتم بناء الهندسة ثلاثية الأبعاد عن طريق ربط طبقة بطبقة في صندوق المسحوق. قم بإزالة المسحوق غير المستخدم وستحصل على الأجزاء "الخضراء" المطبوعة. وتحتاج هذه الأجزاء "الخضراء" إلى معالجات لاحقة مثل التلبيد والتلقيح للحصول على الخصائص المرغوبة للاستخدام.

ومع تحسن التكنولوجيا المستخدمة في تلبيد الملامح الصغيرة والدعامات، يُستخدم النفث الملبد على نطاق واسع في تخزين الطاقة الكهروكيميائية، والأجهزة الإلكترونية، وتكنولوجيا الأغذية، وخلايا وقود الأكسيد الصلب [66]، وقوالب صب الرمل [67-76]، ودوائر التوجيه الموجي والهوائيات، والبناء الخرساني، والمواد الحيوية المتجددة، والسقالات الخزفية، والبوليمرات الحيوية، وإنتاج الحجر الرملي، والتطبيقات الطبية الحيوية وتوصيل الأدوية. [2] يُظهر الشكل 1 [ 1] رأس الطباعة لطابعة النفث الموثق.

الإجراء التفصيلي لنفث المواد الرابطة

بالنسبة لجميع طرق التصنيع المضافة، يعد نموذج CAD المصمم/المسح الضوئي هو العنصر الأساسي لإنشاء بيانات طبقة رقيقة للطباعة. يتم بعد ذلك نشر الطبقة الرقيقة على سرير المسحوق، عادةً بواسطة أسطوانة دحرجة مضادة مع المسحوق. يقوم رأس الطباعة، الذي يتحكم فيه الكمبيوتر، برش المادة الرابطة (البوليمر) على الطبقة وفقًا لنموذج التصميم بمساعدة الحاسوب. يجب حساب تشبع المادة الرابطة بناءً على كثافة المسحوق وإدخالها من قبل المشغل. يوضح الشكل 2 هيكل ماكينة نفث المادة الرابطة للرجوع إليها.

بعد النفث، يتم تسخين المادة الرابطة بواسطة سخان كهربائي استعدادًا لنشر الطبقة اللاحقة. يساعد الحفاظ على درجة حرارة ثابتة في الحفاظ على جودة كل طبقة. تُعد معالجة المادة الرابطة أو تجفيفها أمرًا مهمًا للغاية لمنع تشقق طبقة المسحوق أو التصاق المسحوق على الأسطوانة. ثم ينزل المكبس بعد ذلك مسافة طبقة واحدة، عادةً من 50 إلى 200 ميكرومتر، مما يؤدي إلى انتشار طبقة جديدة من المسحوق فوقها بواسطة الأسطوانة. كرر الخطوات أعلاه حتى تحصل على الجزء "الأخضر".

المعالجة اللاحقة لنفث المادة الرابطة

بعد الطباعة، تكون المعالجة اللاحقة مطلوبة في بعض الأحيان لتحقيق القوة الكافية للجزء "الأخضر". خذ علبة المسحوق بأكملها إلى فرن تحت 180 إلى 200 درجة مئوية لعدة ساعات، اعتمادًا على حجم ودرجة المادة الرابطة. ثم قم بإخراج الجزء "الأخضر" من علبة المسحوق، وهو ما يسمى بإزالة المسحوق. يمكنك استخدام فرشاة أو نظام تفريغ الهواء لإزالة مسحوق المنتج. كن حذراً خلال هذه العملية، لأن الجزء "الأخضر" لا يزال أقل كثافة ومتماسكاً بواسطة المادة الرابطة. هناك طريقة أخرى للتجفيف أو المعالجة باستخدام الضوء، ويمكن إزالة الجزء "الأخضر" مباشرةً من الماكينة.

إزالة المادة الرابطة البوليمرية عن طريق التسخين عند حوالي 600 ~ 700 درجة مئوية بعد التجفيف. التلبيد أو التسلل هو الخطوة التالية. غالبًا ما يستخدم التلبيد لمسحوق المعادن لانخفاض درجة حرارة التلبيد مقارنة بمسحوق السيراميك. معلمات التلبيد هي اعتبارات معقدة للغاية. بالنسبة للمساحيق ذات المواد المختلفة وأحجام الجسيمات المختلفة، تختلف درجة حرارة التلبيد والغلاف الجوي ووقت التثبيت. يجب أن يتم التلبيد وفقًا لمدى تحمل المادة وأبعاد المنتج النهائي. وعادةً ما يكون للترشيح ميزات دقيقة أفضل من التلبيد الذي قد يجعل الأشكال الهندسية مشوهة. [4]

الخطوة الأخيرة هي تلميع الجزء المتكثف لتقليل خشونة السطح.

مزايا ومساوئ عملية النفث بالمادة الرابطة

المزايا:

  1. لا يؤدي النفث بالمادة الرابطة إلى انصهار المسحوق وترابطه. لا داعي للقلق بشأن أكسدة المسحوق. لا حاجة إلى غرف محكمة الغلق باهظة الثمن لتحقيق بيئة خاملة/خاملة.
  2. يتم تنفيذ العملية بأكملها في درجة حرارة الغرفة، وبالتالي فإن المنتج النهائي لا يحتوي على إجهاد متبقي.
  3. سرعة التشغيل أسرع من طرق التصنيع الإضافية الأخرى.
  4. يمكن استخدام أنواع مختلفة من المسحوق في النفث الموثق.

العيوب:

  1. إجراء ما بعد المعالجة معقد نسبيًا.
  2. سطح المنتج أكثر خشونة من تلك التي يتم الحصول عليها بطرق AM الأخرى.
  3. تحتاج المواد المختلفة إلى معلمات مختلفة لما بعد المعالجة.

مواد المسحوق المستخدمة في النفث الرابط

يستخدم النفث الرابط مسحوقًا من 0.2 إلى 200 ميكرومتر كمادة خام. يُذكر أن 20 ميكرومتر هو مستجمعات المياه لأن المسحوق الأكبر من 20 ميكرومتر يمكن اعتباره مسحوقًا خشنًا. من الناحية النظرية، كلما كان المسحوق أدق، زادت دقة المنتج الناتج عن النفث الرابط. ومع ذلك، يصعب نشر المسحوق الناعم بشكل موحد طبقة تلو الأخرى، أي أن قابليته للتدفق منخفضة. ولذلك، ما هو القطر الأفضل لنفث المسحوق الموثق لا يزال محل نقاش.

يُستخدم المسحوق الكروي مثل المعدن والرمل والسيراميك على نطاق واسع في نفث المادة الرابطة. يمكن أن يصنع المسحوق الكروي بنية مجهرية متجانسة بين المسحوق، مما يمنع الفراغات الكبيرة التي لا يمكن للمواد الرابطة اختراقها. بمعنى آخر، يمكن أن ينتج عن استخدام المسحوق الكروي مكونات "خضراء" أكثر كثافة من المسحوق غير المنتظم. ترتبط الكثافة ارتباطًا إيجابيًا بقوة المكون.

مزيد من القراءة: مسحوق الطباعة ثلاثية الأبعاد: ما هو وكيف يتم استخدامه؟

تطبيقات النفث الرابط

يحتوي النفث الرابط على مجموعة متنوعة من الاستخدامات في الصناعات الصناعية، وطب الأسنان، والطبية، والفضائية، وصب الأجزاء، والرفاهية، وغيرها من الصناعات. يُستخدم النفث الرابط بشكل أساسي في السيراميك الإنشائي والسيراميك الوظيفي، ولكنه يُظهر مؤخرًا أداءً جيدًا في الهندسة الطبية الحيوية، متمثلًا في مسحوق هيدروكسيباتيت أو مسحوق فوسفات ثلاثي الكالسيوم. يمثل مسحوق Al2O3 الكروي ومسحوق SiO2 الكروي ومسحوق Si3N4 المساحيق الهيكلية والوظيفية المستخدمة في النفث الرابط.

لمزيد من المعلومات، يُرجى زيارة الصفحة الرئيسية Stanford Advanced Materials.

المرجع:

  1. Mostafafaei, A., Elliott, A. M., Barnes, J. E., Li, F., Tan, W., Cramer, C. L., Nandwana, P., &amp؛ Chmielus, M. (2021). معلمات عملية الطباعة النفاثة الموثقة ثلاثية الأبعاد، والمواد، والخصائص، والنمذجة، والتحديات (ص 2). التقدم في علوم المواد، 119, 100707. https ://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100707.
  2. Mostafafaei, A., Elliott, A. M., Barnes, J. E., Li, F., Tan, W., Cramer, C. L., Nandwana, P., &amp؛ Chmielus, M. (2021). معلمات عملية الطباعة النفاثة الموثقة ثلاثية الأبعاد، والمواد، والخصائص، والنمذجة، والتحديات (ص 6). التقدم في علوم المواد، 119, 100707. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100707.
  3. Mostafafaei, A., Elliott, A. M., Barnes, J. E., Li, F., Tan, W., Cramer, C. L., Nandwana, P., &amp؛ Chmielus, M. (2021). معلمات عملية الطباعة النفاثة الموثقة ثلاثية الأبعاد، والمواد، والخصائص، والنمذجة، والتحديات (ص 7). التقدم في علوم المواد، 119, 100707. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100707.
  4. Mostafafaei, A., Elliott, A. M., Barnes, J. E., Li, F., Tan, W., Cramer, C. L., Nandwana, P., &amp؛ Chmielus, M. (2021). معلمات عملية الطباعة النفاثة الموثقة ثلاثية الأبعاد، والمواد، والخصائص، والنمذجة، والتحديات (ص 9). التقدم في علوم المواد، 119، 100707. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100707.
  5. ما هو النفث الموثق؟ إكس ون. (بدون تاريخ). تم الاسترجاع في 19 ديسمبر 2022، من https://www.exone.com/en-US/Resources/case-studies/what-is-binder-jetting
نبذة عن المؤلف

Chin Trento

Chin Trento يحمل درجة البكالوريوس في الكيمياء التطبيقية من جامعة إلينوي. تمنحه خلفيته التعليمية قاعدة عريضة يمكن من خلالها تناول العديد من الموضوعات. يعمل في كتابة المواد المتقدمة منذ أكثر من أربع سنوات في Stanford Advanced Materials (SAM). هدفه الرئيسي من كتابة هذه المقالات هو توفير مورد مجاني وعالي الجودة للقراء. وهو يرحب بالتعليقات على الأخطاء المطبعية أو الأخطاء أو الاختلافات في الرأي التي يصادفها القراء.

التقييمات
{{viewsNumber}} فكر في "{{blogTitle}}"
{{item.created_at}}

{{item.content}}

blog.levelAReply (Cancle reply)

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني الخاص بك. تم وضع علامة على الحقول المطلوبة*

تعليق
الاسم *
البريد الإلكتروني *
{{item.children[0].created_at}}

{{item.children[0].content}}

{{item.created_at}}

{{item.content}}

blog.MoreReplies

اترك رداً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني الخاص بك. تم وضع علامة على الحقول المطلوبة*

تعليق
الاسم *
البريد الإلكتروني *

اشترك في نشرتنا الإخبارية

* اسمك
* بريدك الإلكتروني
لقد نجحت! لقد تم اشتراكك الآن
لقد تم اشتراكك بنجاح! تحقق من بريدك الوارد قريباً لتلقي رسائل بريد إلكتروني رائعة من هذا المرسل.

أخبار ومقالات ذات صلة

المزيد >>
الهلاميات المائية القابلة للحقن لتجديد الأنسجة

تقدم هذه المقالة دليلاً كاملاً عن الهلاميات المائية القابلة للحقن المستخدمة في تجديد الأنسجة. ويغطي الخصائص الرئيسية، والأنواع المختلفة، وعمليات الهلام البسيطة، والاستخدامات الأساسية في الإصلاحات الطبية. لهجته ودية وسهلة الفهم.

اعرف المزيد >
دراسة حالة: كيف تعاملت شركة SAM مع حادثة تكسير هدف أكسيد الكالسيوم

أبلغ أحد العملاء عن وجود تشققات سطحية على هدف رش CaO غير مستخدم. كشفت المراجعة الفنية التي أجرتها شركة ستانفورد أدفانسد أدفانسد ماتيريالز أن السبب هو حساسية الرطوبة. تعرّف على كيفية حلنا للمشكلة من خلال استبدال مجاني وتعبئة مطورة وأفضل الممارسات لتخزين المواد المسترطبة.

اعرف المزيد >
دراسة حالة: تكسير بوتقات الألومينا في التجفيف في درجات الحرارة العالية

أبلغ أحد العملاء عن تعطل كامل لدفعة من بوتقات الألومينا الكبيرة أثناء عمليات التجفيف في درجات الحرارة العالية. تم استخدام البوتقات، التي كانت مخصصة في الأصل كمكونات عازلة، لحمل مواد المسحوق أثناء التسخين. وبمجرد تعريضها للتغيرات السريعة في درجات الحرارة والبخار، انكسرت البوتقات.

اعرف المزيد >
اترك رسالة
اترك رسالة
* اسمك:
* بريدك الإلكتروني:
* اسم المنتج:
* هاتفك:
* التعليقات: