Mir benotze Cookien fir Är Erfahrung ze verbesseren.Andeems Dir weider op dësem Site surft, averstanen Dir eis Benotzung vu Cookien.Zousätzlech Informatiounen.
Additive Manufacturing (AM) beinhalt d'Schafe vun dreidimensionalen Objeten, eng ultra-dënn Schicht gläichzäiteg, wat et méi deier mécht wéi traditionell Veraarbechtung.Wéi och ëmmer, nëmmen e klengen Deel vum Pudder, deen während dem Montageprozess deposéiert ass, gëtt an de Komponente solderéiert.De Rescht schmëlzt dann net, sou datt et erëm benotzt ka ginn.Am Géigesaz, wann den Objet klassesch erstallt gëtt, ass d'Materialentfernung duerch Fräsen a Bearbechtung normalerweis erfuerderlech.
D'Charakteristike vum Pudder bestëmmen d'Parameter vun der Maschinn a musse fir d'éischt berücksichtegt ginn.D'Käschte vum AM wieren onekonomesch, well de ongemëlzene Pulver kontaminéiert ass an net recycléierbar ass.Schied un Puder resultéiert an zwee Phänomener: chemesch Modifikatioun vum Produkt an Ännerungen an mechanesche Eegeschafte wéi Morphologie a Partikelgréisst Verdeelung.
Am éischte Fall ass d'Haaptaufgab fir zolidd Strukturen ze kreéieren déi reng Legierungen enthalen, also musse mir d'Kontaminatioun vum Pulver vermeiden, zum Beispill mat Oxiden oder Nitriden.Am leschte Fall sinn dës Parameteren mat Flëssegkeet a Verbreedbarkeet verbonnen.Dofir kann all Ännerung vun den Eegeschafte vum Pulver zu enger net eenheetlecher Verdeelung vum Produkt féieren.
Date vun de rezenten Publikatiounen weisen datt klassesch Flowmeter net adequat Informatioun iwwer Pulverflëssegkeet bei der Produktioun vu Pudderbett-Additive liwweren.Wat d'Charakteriséierung vu Rohmaterialien (oder Pulver) ugeet, ginn et e puer passend Miessmethoden um Maart, déi dës Ufuerderung erfëllen.De Stresszoustand an de Pulverflussfeld mussen d'selwecht sinn an der Messzell an am Prozess.D'Präsenz vu Kompressive Lasten ass inkompatibel mam fräie Uewerflächefluss, deen an AM-Geräter an Scherzellester a klassesche Rheometer benotzt gëtt.
GranuTools huet Workflows fir Pulvercharakteriséierung an der additiv Fabrikatioun entwéckelt.Eist Haaptziel war en Tool pro Geometrie fir präzis Prozessmodelléierung ze hunn, an dësen Workflow gouf benotzt fir d'Evolutioun vun der Pulverqualitéit iwwer verschidde Printpassë ze verstoen an ze verfolgen.Verschidde Standard Aluminiumlegierungen (AlSi10Mg) goufen fir verschidden Dauer bei verschiddenen thermesche Lasten (vun 100 bis 200 ° C) ausgewielt.
Thermesch Degradatioun kann kontrolléiert ginn andeems Dir d'Fäegkeet vum Pulver analyséiert fir eng Ladung ze späicheren.D'Pudder goufen analyséiert fir Flëssegkeet (GranuDrum Instrument), Verpackungskinetik (GranuPack Instrument) an elektrostatescht Verhalen (GranuCharge Instrument).Kohäsiouns- a Verpackungskinetikmiessunge si fir déi folgend Pulvermassen verfügbar.
Puder, déi sech liicht verbreeden, erliewen e nidderegen Kohäsiounsindex, während Puder mat enger schneller Fülldynamik mechanesch Deeler mat manner Porositéit produzéieren am Verglach mat Produkter déi méi schwéier ze fëllen.
Dräi Aluminiumlegierungspulver (AlSi10Mg) an eisem Labo fir e puer Méint gelagert, mat verschiddene Partikelgréisstverdeelungen, an eng 316L Edelstahl Probe, déi hei als Proben A, B a C bezeechent gëtt, goufen ausgewielt.D'Charakteristike vun de Proben kënne vun aneren ënnerscheeden.Hiersteller.Prouf Partikelgréisst Verdeelung gouf duerch Laser Diffraktiounsanalyse / ISO 13320 gemooss.
Well se d'Parameteren vun der Maschinn kontrolléieren, mussen d'Eegeschafte vum Pulver als éischt berücksichtegt ginn, a wa mir den ongemëlzene Pulver als kontaminéiert an onrecycléierbar betruechten, sinn d'Käschte vun der additiv Fabrikatioun net esou ekonomesch wéi mir wëllen.Dofir ginn dräi Parameteren ënnersicht: Pulverfloss, Verpackungskinetik an Elektrostatik.
D'Verbreedung ass verbonne mat der Uniformitéit an der "Glattheet" vun der Pulverschicht no der Recoating Operatioun.Dëst ass ganz wichteg well glat Flächen méi einfach ze drécken a kënne mam GranuDrum Tool mat Adhäsiounsindexmiessung iwwerpréift ginn.
Well Pore schwaach Punkten an engem Material sinn, kënne se zu Rëss féieren.Verpackungsdynamik ass den zweete kriteschen Parameter well séier Verpackungspudder eng geréng Porositéit hunn.Dëst Verhalen gouf mat GranuPack mat engem Wäert vun n1/2 gemooss.
D'Präsenz vun enger elektrescher Ladung am Pudder erstellt kohäsiv Kräfte, déi zu der Bildung vun Agglomeraten féieren.GranuCharge moosst d'Fäegkeet vun engem Pudder fir eng elektrostatesch Ladung ze generéieren beim Kontakt mat engem ausgewielten Material wärend dem Flow.
Wärend der Veraarbechtung kann GranuCharge Fluxverschlechterung viraussoen, sou wéi Schichtbildung am AM.Also sinn déi kritt Miessunge ganz empfindlech op den Zoustand vun der Getreidefläch (Oxidatioun, Kontaminatioun a Rauhheet).D'Alterung vum erholl Pudder kann dann präzis quantifizéiert ginn (± 0,5 nC).
De GranuDrum baséiert um Prinzip vun enger rotéierender Trommel an ass eng programméiert Method fir d'Flëssegkeet vun engem Pudder ze moossen.En horizontalen Zylinder mat transparenten Säitewänn enthält d'Halschent vum Pulverprobe.D'Trommel dréit ëm seng Achs mat enger Wénkelgeschwindegkeet vun 2 bis 60 U/min, an d'CCD Kamera mécht Biller (vun 30 bis 100 Biller mat 1 Sekonn Intervalle).D'Loft / Pudder Interface gëtt op all Bild identifizéiert mat engem Randerkennungsalgorithmus.
Berechent déi duerchschnëttlech Positioun vun der Interface an d'Schwéngungen ronderëm dës duerchschnëttlech Positioun.Fir all Rotatiounsgeschwindegkeet gëtt de Fluxwénkel (oder "dynamesche Wénkel vun der Rou") αf aus der mëttlerer Interfacepositioun berechent, an den dynamesche Adhäsiounsindex σf, deen op Interpartikelbindung bezitt, gëtt aus Interfaceschwankungen analyséiert.
De Stroumwénkel gëtt vun enger Rei vu Parameteren beaflosst: Reibung tëscht Partikelen, Form a Kohäsioun (van der Waals, elektrostatesch a kapillär Kräften).Kohäsiv Puder resultéieren zu intermitterende Flux, während net-kohäsiv Pulver zu reegelméissege Flux resultéieren.Méi kleng Wäerter vum Flowwinkel αf entspriechen gudde Floweigenschaften.En dynamesche Adhäsiounsindex no bei Null entsprécht engem net-kohäsive Pulver, dofir, wéi d'Adhäsioun vum Pudder eropgeet, erhéicht den Adhäsiounsindex deementspriechend.
GranuDrum erlaabt Iech de Wénkel vun der éischter Lawine an d'Aeratioun vum Pulver während dem Flow ze moossen, souwéi den Adhäsiounsindex σf an de Flowwinkel αf jee no der Rotatiounsgeschwindegkeet ze moossen.
GranuPack Bulk Dicht, Tapping Dicht an Hausner Verhältnis Miessunge (och "Touch Tester" genannt) si ganz populär an der Pulvercharakteriséierung wéinst der Liichtegkeet an der Messgeschwindegkeet.D'Dicht vum Pulver an d'Fäegkeet fir seng Dicht z'erhéijen si wichteg Parameteren während der Lagerung, Transport, Agglomeratioun, etc.. D'recommandéiert Prozedur gëtt an der Pharmacopoeia beschriwwen.
Dësen einfachen Test huet dräi grouss Nodeeler.D'Miessunge sinn Bedreiwer ofhängeg an d'Füllmethod beaflosst den initialen Pulvervolumen.Visuell Miessunge vum Volume kënnen zu eeschte Feeler an de Resultater féieren.Wéinst der Einfachheet vum Experiment hu mir d'Verdichtungsdynamik tëscht den initialen an endlechen Dimensiounen vernoléissegt.
D'Behuele vum Pudder, deen an de kontinuéierleche Outlet gefüttert gouf, gouf mat automatiséiertem Ausrüstung analyséiert.Genau moossen den Hausner Koeffizient Hr, initial Dicht ρ(0) an final Dicht ρ(n) no n Klicks.
D'Zuel vun de Krunn ass normalerweis op n = 500 fixéiert.De GranuPack ass eng automatiséiert a fortgeschratt Tapping Dichtmessung baséiert op der leschter dynamescher Fuerschung.
Aner Indexer kënne benotzt ginn, awer si sinn net hei opgelëscht.De Pulver gëtt an Metallröhre plazéiert a geet duerch e rigoréisen automateschen Initialiséierungsprozess.D'Extrapolatioun vum dynamesche Parameter n1/2 an der maximaler Dicht ρ(∞) gëtt aus der Verdichtungskurve geholl.
E liichte huel Zylinder sëtzt uewen um Pulverbett fir de Pulver / Loft-Interface Niveau während der Verdichtung ze halen.De Röhre mat der Pulverprobe klëmmt op eng fix Héicht ∆Z a fällt dann fräi op eng Héicht, normalerweis fixéiert op ∆Z = 1 mm oder ∆Z = 3 mm, gemooss automatesch no all Impakt.Duerch Héicht kënnt Dir de Volume V vum Koup berechnen.
D'Dicht ass de Verhältnis vun der Mass m zum Volume V vun der Pulverschicht.D'Puddermass m ass bekannt, d'Dicht ρ gëtt no all Verëffentlechung applizéiert.
Den Hausner Koeffizient Hr ass mat der Verdichtungsquote verbonnen a gëtt duerch d'Equatioun Hr = ρ(500) / ρ(0) analyséiert, wou ρ(0) d'initial Bulk Dicht ass an ρ(500) d'berechent Tapdensitéit no 500 ass. klappen.D'Resultater si reproduzéierbar mat enger klenger Quantitéit Pudder (normalerweis 35 ml) mat der GranuPack Method.
D'Eegeschafte vum Pulver an d'Natur vum Material, aus deem den Apparat gemaach gëtt, sinn Schlësselparameter.Wärend dem Floss ginn elektrostatesch Ladungen am Pulver generéiert, an dës Ladungen ginn duerch den triboelektreschen Effekt verursaacht, den Austausch vun de Ladungen wann zwee Feststoffer a Kontakt kommen.
Wann de Pudder an den Apparat fléisst, triboelektresch Effekter geschéien am Kontakt tëscht de Partikelen an am Kontakt tëscht dem Partikel an dem Apparat.
Beim Kontakt mat dem gewielte Material moosst de GranuCharge automatesch d'Quantitéit vun der elektrostatescher Ladung, déi am Pulver wärend dem Flow generéiert gëtt.Eng Probe vum Pudder fléisst an engem vibréierende V-Tube a fällt an e Faraday Coupe verbonne mat engem Elektrometer, deen d'Laascht moosst, déi de Pulver kritt wéi et duerch d'V-Tube beweegt.Fir reproduzéierbar Resultater, fidderen de V-Tube dacks mat engem rotéierende oder vibréierende Gerät.
Den triboelektresche Effekt bewierkt datt een Objet Elektronen op senger Uewerfläch kritt an domat negativ gelueden ass, während en aneren Objet Elektrone verléiert an dofir positiv gelueden ass.E puer Materialer kréien Elektrone méi einfach wéi anerer, an ähnlech verléieren aner Materialer Elektrone méi einfach.
Wéi eng Material gëtt negativ a wat positiv gëtt hänkt vun der relativer Tendenz vun de betraffene Materialien of Elektronen ze gewannen oder ze verléieren.Fir dës Trends ze representéieren, gouf d'triboelektresch Serie, déi an der Tabell 1 gewisen, entwéckelt.Materialien déi tendéieren positiv gelueden ze sinn an anerer déi negativ gelueden sinn sinn opgezielt, während Materialien déi keng Verhalenstendenzen weisen an der Mëtt vum Dësch opgezielt sinn.
Op der anerer Säit liwwert dës Tabell nëmmen Informatioun iwwer den Trend vum Materialladungsverhalen, sou datt GranuCharge erstallt gouf fir korrekt Wäerter fir Pulverladungsverhalen ze bidden.
Verschidde Experimenter goufen duerchgefouert fir d'thermesch Zersetzung ze analyséieren.D'Probe goufen bei 200 ° C fir eng bis zwou Stonnen gelooss.De Pulver gëtt dann direkt mat GranuDrum (thermesch Numm) analyséiert.De Pulver gëtt dann an engem Container plazéiert bis en Ëmfeldtemperatur erreecht an dann analyséiert mat GranuDrum, GranuPack a GranuCharge (dh "kal").
Raw Echantillon goufen mat GranuPack, GranuDrum a GranuCharge bei der selwechter Fiichtegkeet / Raumtemperatur analyséiert, dh Relativ Fiichtegkeet 35,0 ± 1,5% an Temperatur 21,0 ± 1,0 °C.
De Kohäsiounsindex berechent d'Flëssegkeet vun engem Pudder a korreléiert mat Verännerungen an der Positioun vun der Interface (Pulver / Loft), déi nëmmen dräi Kontaktkräften reflektéieren (van der Waals, Kapillar an elektrostatesch).Virum Experiment notéiert d'relativ Fiichtegkeet (RH,%) an Temperatur (°C).Da gitt de Pulver an den Trommelbehälter a fänkt d'Experiment un.
Mir hunn ofgeschloss datt dës Produkter net empfindlech fir Kuchen waren wann Dir thixotropesch Parameter berücksichtegt.Interessanterweis huet de thermesche Stress d'rheologesch Verhalen vun de Pulver vun de Proben A a B geännert vu Schéierverdickung bis Schéierdënnung.Op der anerer Säit goufen d'Probe C an SS 316L net vun der Temperatur beaflosst a weisen nëmmen Schéierverdickung.All Pudder huet besser Verbreedbarkeet gewisen (dh manner Kohäsiounsindex) no Heizung a Ofkillung.
Den Temperatureffekt hänkt och vun der spezifescher Uewerfläch vun de Partikelen of.Wat méi grouss d'thermesch Konduktivitéit vum Material ass, dest méi grouss ass den Effekt op d'Temperatur (dh ???225°?=250?.?-1.?-1) an ?316?225°?=19?.?-1.?-1), wat méi kleng d'Partikelen, wat den Effekt vun der Temperatur méi wichteg ass.Schafft bei erhéigen Temperaturen ass eng gutt Wiel fir Aluminiumlegierungspulver wéinst hirer verstäerkter Verbreedbarkeet, a gekillte Proben erreechen nach besser Flëssegkeet am Verglach mat onbestëmmten Pulver.
Fir all GranuPack Experiment gouf d'Gewiicht vum Pulver virun all Experiment opgeholl, an d'Probe gouf 500 Auswierkunge mat enger Auswierkungsfrequenz vun 1 Hz mat engem fräie Fall vun der Messzell vun 1 mm (Impaktenergie ∝) ënnerworf.Echantillon ginn an d'Miesszellen ausgedeelt no Softwareinstruktiounen onofhängeg vum Benotzer.D'Miessunge goufen dann zweemol widderholl fir d'Reproduzibilitéit ze bewäerten an d'Moyenne an d'Standardabweichung z'ënnersichen.
Nodeems d'GranuPack Analyse fäerdeg ass, initial Verpackungsdicht (ρ(0)), final Verpackungsdicht (op e puer Klicks, n = 500, dh ρ(500)), Hausner Verhältnis/Carr Index (Hr/Cr) an zwee opgeholl Parameteren (n1/2 an τ) Zesummenhang mat Verdichtung Dynamik.Déi optimal Dicht ρ(∞) gëtt och gewisen (kuckt Anhang 1).D'Tabell hei drënner reorganiséiert d'experimentell Donnéeën.
Figuren 6 an 7 weisen d'Gesamtverdichtungskurven (Massdicht versus Zuel vun Impakten) an den n1/2/Hausner Parameterverhältnis.Feeler Baren berechent Duerchschnëttsmoossnamen sinn op all Kéier gewisen, a Standarddeviatioune goufen aus Widderhuelbarkeetstester berechent.
Den 316L Edelstahlprodukt war dat schwéierst Produkt (ρ(0) = 4.554 g/mL).Wat d'Tippdicht ugeet, ass SS 316L nach ëmmer dat schwéierst Pudder (ρ(n) = 5.044 g/mL), gefollegt vun Sample A (ρ(n) = 1.668 g/mL), gefollegt vun Sample B (ρ (n) = 1,668 g/ml) (n) = 1,645 g/ml).Prouf C war déi niddregst (ρ(n) = 1,581 g/ml).Laut der Bulk Dicht vum initialen Pulver gesi mir datt d'Probe A déi liichst ass, a berücksichtegt de Feeler (1.380 g / ml), Proben B a C hunn ongeféier dee selwechte Wäert.
Wann de Pulver erhëtzt gëtt, fällt säin Hausner-Verhältnis erof, wat nëmme fir Proben B, C an SS 316L geschitt.Fir Probe A kann dëst net gemaach ginn wéinst der Gréisst vun de Feelerbalken.Fir n1/2 sinn d'Parametertrends méi schwéier z'identifizéieren.Fir Probe A an SS 316L ass de Wäert vun n1 / 2 no 2 h bei 200 ° C erofgaang, während fir Pulver B a C no der thermescher Belaaschtung eropgaang ass.
E Schwéngungsfeeder gouf fir all GranuCharge Experiment benotzt (kuckt Figur 8).Benotzt 316L Edelstahl Päif.Miessunge goufen 3 Mol widderholl fir d'Reproduktioun ze bewäerten.D'Gewiicht vum Produkt dat fir all Messung benotzt gouf war ongeféier 40 ml a kee Pudder gouf no der Messung erëmfonnt.
Virum Experiment ginn d'Gewiicht vum Pulver (mp, g), relativer Loftfiichtegkeet (RH,%) an Temperatur (°C) opgeholl.Am Ufank vum Test moosst d'Laaschtdicht vum primäre Pudder (q0 an µC / kg) andeems Dir de Pudder an d'Faraday Coupe agefouert.Endlech notéiert d'Mass vum Pulver a berechent d'endgülteg Ladungsdicht (qf, µC / kg) an Δq (Δq = qf - q0) um Enn vum Experiment.
Déi rau GranuCharge Daten ginn an der Tabell 2 an der Figur 9 gewisen (σ ass d'Standardabweichung berechent aus de Resultater vum Reproduzibilitéitstest), an d'Resultater ginn als Histogramme presentéiert (nëmmen q0 an Δq ginn gewisen).Den SS 316L hat déi niddregst initial Käschten;dëst kann wéinst der Tatsaach sinn, datt dëst Produkt déi héchste PSD huet.Wat den initialen Ladungsbetrag vum primäre Aluminiumlegierungspulver ugeet, kënne keng Conclusiounen gezunn ginn wéinst der Gréisst vun de Feeler.
Nom Kontakt mat 316L Edelstahl Päif, Prouf A krut déi mannst Quantitéit un Ladung am Verglach mat Pulver B a C, wat en ähnlechen Trend beliicht, wann SS 316L Pulver mat SS 316L reift, gëtt eng Ladungsdicht no bei 0 fonnt (kuckt triboelectric). Serie).Produkt B ass nach ëmmer méi gelueden wéi A. Fir Probe C geet den Trend weider (positiv initial Charge an Final Charge no Leck), awer d'Zuel vun de Chargen klëmmt no der thermescher Degradatioun.
No 2 Stonnen thermesche Stress bei 200 °C gëtt d'Behuele vum Pulver spektakulär.An de Proben A a B fällt d'initial Ladung erof an d'Finale Ladung ännert sech vun negativ op positiv.SS 316L Pulver hat déi héchst initial Ladung a seng Ladungsdicht Ännerung gouf positiv awer blouf niddereg (dh 0.033 nC / g).
Mir hunn den Effekt vun der thermescher Degradatioun op d'kombinéiert Verhalen vun der Aluminiumlegierung (AlSi10Mg) an 316L Edelstahl-Pulver ënnersicht, während d'Originalpuder an der Ambientloft no 2 Stonnen bei 200 ° C analyséiert hunn.
D'Benotzung vu Pulver bei héijer Temperatur kann d'Verbreedung vum Produkt verbesseren, an dësen Effekt schéngt méi wichteg fir Puder mat héijer spezifescher Uewerfläch a Material mat héijer thermescher Konduktivitéit ze sinn.GranuDrum gouf benotzt fir de Flow ze evaluéieren, GranuPack gouf fir dynamesch Füllanalyse benotzt, a GranuCharge gouf benotzt fir d'Triboelektrizitéit vum Pulver am Kontakt mat 316L Edelstahl-Schlauch ze analyséieren.
Dës Resultater goufen mat GranuPack etabléiert, wat d'Verbesserung vum Hausner Koeffizient fir all Pudder weist (mat Ausnam vu Probe A wéinst Gréisstfehler) nom thermesche Stressprozess.Wann Dir d'Verpackungsparameter (n1/2) kuckt, gouf et keng kloer Trends, well verschidde Produkter eng Erhéijung vun der Verpackungsgeschwindegkeet hunn, anerer hunn e contrastesche Effekt (zB Proben B a C).
Post Zäit: Jan-10-2023